Acústica

UNIVERSIDADE DO MINHO
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Civil
CLIMATIZAÇÃO E INSTALAÇÕES DAS
CONSTRUÇÕES II
Acústica
Manuela Guedes Almeida
Sandra Monteiro Silva
ÍNDICE
Nota Introdutória
1. Introdução à Acústica
2. Glossário
3. O Som
3.1. Definições e Conceitos Fundamentais
4. Parâmetros Básicos Utilizados para Caracterizar o Som
4.1. Introdução
4.2. Propriedades Físicas do Som
4.3. Pressão Sonora
4.4. Gama de Pressões Sonoras
4.5. Adição de Níveis Sonoros
4.6. Subtracção de Níveis Sonoros
4.7. Tipos de Fontes Sonoras
4.8. Frequência Sonora
4.9. Difração
4.10. Formas de Onda do Sinal
4.11. Tipos de Sinal e Ruído
4.12. Filtros
4.13. Bandas de Oitava e de 1/3 de Oitava
4.14. Curvas de Ponderação
5. Ruído na Comunidade
5.1. Introdução
5.2 Legislação e Normalização Aplicáveis
5.3. Ruído na Comunidade
5.4. Ruído Ambiental - Grau de Incomodidade de um Ruído Ambiente
5.5. Outras Medidas Tendentes à Redução da Incomodidade
5.6. Conclusões
6. Acústica Arquitectural
6.1. Introdução
6.2. Acústica de Salas
6.3. Acústica de Edifícios
6.4. Avaliação do Desempenho Acústico dos Edifícios
6.5. Previsão do Isolamento Sonoro
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NOTA INTRODUTÓRIA
Uma análise cuidada das actividades humanas leva-nos à conclusão, quase surpreendente de que
todas elas envolvem a produção de som e na maior parte dos casos, de ruído.
É preciso que fique bem claro que as afecções, tanto fisiológicas como psíquicas, consequentes
da nossa exposição ao ruído, são mais graves do que geralmente se imagina.
Os ruídos são hoje objecto de crescente número de estudos, uma vez que os seus efeitos nocivos
ao ser humano não se limitam às lesões do aparelho auditivo, com perda parcial ou total de
audição, podendo causar efeitos, tanto físicos como psicológicos.
Dos efeitos físicos destacam-se a perda de audição até à surdez permanente, dores de cabeça,
fadiga, distúrbios cardiovasculares, distúrbios hormonais, distúrbios gastrointestinais com o
aparecimento de úlceras e gastrites, disfunções digestivas, entre outros.
Quantos aos efeitos psicológicos, a exposição ao ruído pode levar à perda de concentração, perda
de reflexos, irritação permanente, distúrbios do sistema nervoso central traduzindo-se em
dificuldade em falar, alterações do equilíbrio psicológico que se manifestam através de insónias,
depressões nervosas, sensação de insegurança, irritabilidade, fadiga geral, etc..
Refira-se, a propósito, que um inquérito realizado nos hospitais psiquiátricos franceses revelou
que um em cada cinco casos de perda de razão tem por causa o ruído.
Certos especialistas colocam o ruído à frente como causa profunda de um acréscimo de consumo
de álcool e de drogas de toda a espécie: paliativos, tranquilizantes, etc..
Assistimos diariamente à invasão da poluição sonora às nossas casas e locais de trabalho onde
facilmente podem ser registados valores entre 25 a 45 dB(A) para o ruído de fundo; numa
cozinha moderna, a máquina de lavar louça pode atingir 60 a 70 dB(A). Cabe aqui referir como
nível de conforto recomendável para o repouso, valores entre 20 a 25 dB(A).
Cerca de 40 milhões de europeus estão expostos ao ruído durante metade das horas de trabalho e
os problemas auditivos provocados pelo barulho representam um terço do total das doenças
profissionais.
A Agência Europeia para a Segurança e a Saúde no Trabalho estima em mais de 60 milhões o
número de pessoas na Europa expostas a condições ruidosas durante mais de um quarto do tempo
de trabalho.
De acordo com o responsável desta agência não são apenas as pessoas que trabalham em
estaleiros navais ou na construção civil que estão expostas ao ruído, a maioria das pessoas está
exposta ao ruído no local de trabalho e, quer ele seja proveniente de maquinaria quer de pessoas,
pode ter repercussões sobre a saúde.
Ao contrário do que é senso comum, o ruído pode ser um problema em praticamente todos os
ambientes de trabalho. Segundo um estudo dinamarquês mais de metade dos professores e
educadores de centros de dia têm de levantar a voz para comunicar com colegas, uma
percentagem superior à de muitas empresas industriais.
Os ruídos excessivos no local de trabalho provocam a perda de audição em mais de 13 milhões de
pessoas.
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É, assim, imperativo que o Homem se consciencialize do seu meio ambiente e que tome medidas
para a sua correcção e preservação.
Torna-se assim necessário, não só sensibilizar todos os técnicos envolvidos na concepção e
dimensionamento do “espaço humano” como também desenvolver técnicas com o objectivo de
proporcionar condições de conforto acústico aos ocupantes dos edifícios, criando um ambiente
acústico adequado às suas actividades.
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1. INTRODUÇÃO À ACÚSTICA
A Acústica é o ramo da Física onde se estuda o som, cobrindo a génese, a propagação e a
recepção do som, seja pelo Homem, seja por máquinas e instrumentos de medida.
O som constitui um veículo de informação fundamental na comunicação, assumindo grande
importância no relacionamento social e humano.
É a sensação que as ondas nos meios elásticos provocam, com frequências e amplitudes dentro do
domínio que origina este tipo de sensação. Assim, por extensão lógica, a Acústica passa depois a
incluir todas as ondas dos meios elásticos quaisquer que sejam as amplitudes e frequências:
infrasons, ultra-sons e hipersons.
O mais antigo ramo da Acústica é a Acústica Arquitectónica. Esta procura tornar
particularmente aptas para a escuta da música e da palavra, as salas para concertos e espectáculos
e outros locais de reunião. A Acústica das Construções é um ramo que se envolveu a partir de
meados do século XX e preocupa-se em proporcionar condições de conforto acústico aos
ocupantes dos edifícios, dando-lhes um ambiente acústico adequado às suas actividades.
Partindo dos múltiplos processos por que os ruídos afectam o Homem no seu bem-estar ou
mesmo na sua saúde, durante o trabalho ou o lazer, agrupa as informações principais que
permitam ao urbanista, ao arquitecto ou ao engenheiro localizar, organizar e executar construções
de forma a lutar contra os ruídos, evitando-os ou, pelo menos, minimizando-os.
A Acústica das Construções ocupa-se de um vasto campo que engloba a Acústica Física e
Psicológica, a caracterização das fontes de ruído mais comuns em ambiente urbano, o estudo do
comportamento acústico dos materiais e elementos de construção, etc., tentando encontrar, pela
análise dos fenómenos acústicos, as soluções para obter uma redução suficiente do ruído.
A Acústica é então a ciência que estuda o som, a sua propagação em meio fluido (sons aéreos) e
sólido (sons de percussão) - Acústica de Edifícios -, que pretende assegurar a qualidade da
audição das palavras ou da música - Acústica Arquitectural ou de Salas - e as inter-relações do
som com o ser humano numa perspectiva de efeitos causados, sejam eles agradáveis (música,
voz) ou não (ruído) - Ruído na Comunidade e Ruído no Posto de Trabalho.
O som sempre fez parte da vida quotidiana. Todavia, nas sociedades modernas grande parte do
som é entendido de forma desagradável pelo auditor, sendo definido nesta circunstância como
ruído, ou seja, som desagradável e sem conteúdo informativo. Assim, o ruído é, nos dias que
correm, um dos maiores factores de stress, irritabilidade, esgotamento psíquico e fisiológico
(desde a fadiga até ao trauma).
Assim, o estudo do som, nas suas múltiplas vertentes e consagrado na disciplina de Acústica,
assume uma importância cada vez maior nos dias de hoje, pois as preocupações sociais
respeitantes à qualidade do meio ambiente, entendido, no seu sentido mais abrangente, como a
realidade que envolve os indivíduos, têm sido objecto de um crescimento muito acentuado. A
consciencialização das sociedades para a preservação da qualidade do seu “habitat” aprofunda-se,
alastra-se e generaliza-se de tal forma que as preocupações emergentes deixaram já de ser só
privilégio das classes sociais mais informadas passando também a ser assunto de interesse para o
cidadão comum.
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Entre as componentes que podem constituir a análise integrada do meio ambiente, o ruído
começa a ser considerado, hoje em dia, como algo muito importante para o bem-estar físico e
psíquico dos indivíduos.
A elevação dos valores dos níveis sonoros, especialmente nos meios urbanos e suburbanos, com
todas as consequências negativas para a saúde, tem dado origem ao desenvolvimento de acções
de avaliação e correcção, por parte de várias entidades (públicas e privadas) envolvidas na
problemática do meio ambiente. É cada vez mais necessário estabelecer condições adequadas de
usufruto de conforto ambiental nos edifícios.
Hoje, a preocupação acústica não é apenas uma questão de condicionamento acústico do
ambiente e a acústica de edifícios, mas também de controle de ruído e preservação da qualidade
ambiental. A questão acústica urbana passa a ter mais importância do que até aqui, uma vez que o
número de fontes produtoras de ruído é cada vez maior e as consequências desses ruídos para o
homem são cada vez mais prejudiciais. Na Figura 1 representam-se as principais fontes urbanas
de ruído.
Figura 1 - Fontes urbanas de ruído
À parte a necessidade de avaliação da exposição de trabalhadores ao ruído em locais de trabalho,
com o fim de quantificar possíveis riscos para a sua saúde, é, por norma, no interior dos edifícios
que a componente ambiental relativa ao ruído assume um carácter mais importante.
Diversos sons são desagradáveis e indesejáveis - é o chamado ruído - e o nível de incomodidade
depende não só da qualidade do som, mas também da nossa atitude perante cada situação
concreta, além disso, a apreciação do som é subjectiva, por exemplo, há música que para algumas
pessoas é muito agradável e para outras é ruído, especialmente se a intensidade sonora for
elevada. Por outro lado, mesmo ruídos de fraca intensidade podem dar origem a incómodo. Por
exemplo, o estalar de um soalho de madeira, um disco riscado, uma torneira mal fechada, podem
ser igualmente desagradáveis. Também o período do dia ou da noite são importantes, sendo a
nossa tolerância superior durante o dia.
Na sociedade moderna, o som é, com frequência, um factor de incomodidade e de desconforto,
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originando o que se pode designar por poluição sonora. A poluição sonora é talvez a única forma
de poluição que além de causar efeitos fisiológicos nocivos no homem lhe causa também efeitos
psicológicos nefastos. O ruído deixou de ser apenas um incómodo para ser causa de algumas
patologias.
Em relação aos efeitos fisiológicos, verifica-se que o ruído lesa, não só o sistema auditivo
propriamente dito, mas também outras funções orgânicas. Assim, contribui para distúrbios
gastrointestinais e distúrbios relacionados com o sistema nervoso central (por exemplo:
dificuldade em falar, problemas sensoriais caracterizados por diminuição da memória de
retenção). Um ruído súbito e intenso acelera o pulso, eleva a pressão arterial, contrai os vasos
sanguíneos e os músculos do estômago. Os níveis de ruído elevados podem provocar um
aumento do colesterol e consequentemente, pela libertação da adrenalina proveniente das supra-renais, podem provocar alterações significativas da tensão arterial.
Quando o ruído atinge determinados níveis, o aparelho auditivo apresenta uma fadiga que,
embora inicialmente seja susceptível de recuperação, pode em casos de exposição prolongada a
um ruído intenso transformar-se em surdez permanente devido a lesões irreversíveis do ouvido
interno. A fadiga auditiva traduz-se por uma redução reversível da acuidade auditiva e é
determinada pelo grau de perda de audição e pelo tempo que o ouvido demora a retomar a
audição inicial.
Quando a exposição a um nível de ruído excessivo se mantém durante um longo período de
tempo, surge um défice permanente de acuidade auditiva. Surgem, entretanto, diferentes
fenómenos auditivos conexos, tais como: distorção de sons, aparecimento de uma tonalidade
metálica, sobreposição das curvas de transmissão sonora por via aérea e por via óssea.
Finalmente, surgem as perdas de audição em função da frequência e da intensidade do ruído,
sendo mais evidentes para os sons puros e para as frequências elevadas.
Verifica-se também que o ruído pode alterar o equilíbrio psicológico das pessoas. Um local de
trabalho ruidoso contribui para aumentar as tensões a que o indivíduo está normalmente sujeito.
Pode ocasionar irritabilidade em indivíduos normalmente tensos e agravar os estados de angústia
em pessoas predispostas a depressões.
Em certos tipos de actividades o ruído poderá influenciar negativamente a produtividade e a
qualidade do produto. A irritabilidade e a fadiga geral que o ruído pode provocar são factores
directamente ligados à ocorrência de acidentes.
O ruído nas comunidades é altamente indesejável, principalmente em zonas residenciais, junto a
escolas, hospitais, etc.. Particularmente importante é o incómodo provocado durante o sono, pelo
ruído das motos, automóveis, camiões e aviões e, a consequente afectação da saúde física e
mental, através do aumento da tensão nervosa a qual, em casos extremos, pode afectar as
coronárias.
O ruído está na origem de dificuldades na transmissão e na recepção da mensagem oral através da
redução da inteligibilidade da palavra e do efeito de máscara. Este efeito resulta da sobreposição
do ruído nas bandas de frequência utilizadas para a comunicação oral entre as pessoas, sobretudo
as bandas que se situam entre 500 e 3000 Hz e que são as mais importantes para a referida
inteligibilidade.
Praticamente todas as actividades humanas, sejam elas de carácter económico, como as
actividades industriais, os trabalhos de construção, o comércio e os serviços, ou de carácter
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lúdico, como os espectáculos de música ao vivo, as discotecas e os bares, produzem elevados
níveis de ruído que carecem de ser controlados e/ou minimizados com vista à salvaguarda da
saúde e do bem-estar das populações em geral e dos trabalhadores em particular.
A exposição ao ruído é a causa directa da segunda mais importante doença profissional em
Portugal - a surdez - originando ainda, frequentemente, outras perturbações fisiológicas e
psicológicas. Tais perturbações podem conduzir a estados de fadiga física e psíquica que, para
além de custos sociais evidentes, se acabam por traduzir também em custos económicos para a
sociedade, em geral, e para o indivíduo, em particular, devido a perdas de produtividade, de
qualidade do trabalho, desmotivação e absentismo.
Na Tabela 1 pode ser observada a intensidade sonora de algumas fontes de ruído e as suas
consequências.
Tabela 1 - Intensidade sonora de algumas fontes de ruído e as suas consequências
Fonte de Ruído
Avião a jacto a 5 m
Discoteca
Martelo pneumático a 5 m
Impressora de jornal a 5 m
Buzina de automóvel
Camião carregado a 5 m
Motor sem silenciador
Moto-serra a 5 m
Betoneira a 5 m
Despertador a 1 m
Televisão a 2 m
Máquina de lavar roupa a 1 m
Tráfego ouvido no interior de habitações
Conversação a 5 m
Ambiente calmo
Vento suave
Segredar ao ouvido
Balançar da folhagem
Intensidade Sonora e dB(A)
130 - 140
Características Orgânicas
Acima do limiar de dor, provocando
surdez permanente
110 - 130
Desconfortavelmente alto, atingindo
o limiar de dor e, muitas vezes
surdez instantânea
90 - 110
Extremamente excitante,
provocando dependência
70 - 90
Stressante e bastante excitante
30 - 50
Aceitável, mas marca o início do
stress auditivo
Confortável
10 - 30
Silencioso
50 - 70
0
Teoricamente o limiar de audição
Nos primeiros capítulos pretende-se fazer uma abordagem à componente acústica em geral.
Assim, começa-se pela apresentação de alguns conceitos fundamentais de acústica e pela
definição dos parâmetros utilizados para caracterizar o som, necessários à leitura e interpretação
das secções seguintes.
De seguida analisam-se as questões relacionadas com o ruído ambiental e a protecção dos
cidadãos contra o ruído provocado por actividades ruidosas, permanentes ou temporárias,
susceptíveis de causar incomodidade.
Por último analisam-se as questões relacionadas com a acústica arquitectural ou de edifícios,
abordando-se as exigências dos elementos construtivos dos edifícios em relação ao isolamento
sonoro a sons de condução aérea e de percussão, sua estimativa e medição.
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2. GLOSSÁRIO
Acústica - ciência que estuda o som no seu conjunto, isto é, a génese, a propagação, a recepção e
o isolamento do som, também entendida como a ciência que se ocupa do estudo das excitações
mecânicas no domínio da audiofrequência.
Banda de uma oitava - caracteriza a largura de uma banda de frequência cuja frequência mais
elevada é o dobro da frequência mais baixa. Na acústica de edifícios utilizam-se seis bandas de
oitava; 125, 250, 500, 1000, 2000 e 4000 Hz (Figura 2.
Banda de um terço de oitava - permite uma análise mais rigorosa que a banda de oitava. Cada
banda de oitava divide-se em três partes, por exemplo, a banda de oitava centrada sobre 125Hz
contém três bandas terço de oitava, cujas frequências centrais tem os valores de: 100, 125 e
160 Hz (Figura 2).
Figura 2 - Bandas de oitava e de terço de oitava
Decibel (dB) - expressão da unidade de um nível sonoro.
Decibel ponderado A [dB(A)] - para ter em conta as diferentes sensações provocadas pelas
diferentes frequências, os aparelhos de medição estão equipados de sistemas de ponderação, que
permitem uma simulação correcta da intensidade fisiológica de um som, desagradável ou não.
Elemento resiliente - material apto a manter a sua elasticidade sob efeito de uma carga, permite
a redução da transmissão de sons de percussão.
Elemento de preenchimento - material apto a preencher a caixa-de-ar, mas não
obrigatoriamente com capacidade de isolamento acústico.
Elemento absorvente - material apto a preencher a caixa-de-ar, com capacidade de absorção, ou
seja com capacidade de isolamento acústico.
Fonte sonora - todo o elemento material que, pela sua vibração, pode colocar em movimento as
partículas de ar que se encontram em seu redor.
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Frequência de ressonância (fr) - frequência para a qual ocorre um estado de ressonância,
expressa-se em Hz.
Frequência própria - frequência de vibração natural de um elemento na ausência de excitação
exterior, expressa-se em Hz.
Índices de isolamento sonoro:
ƒ A sons de condução aérea (Dn,w) - capacidade de um elemento de compartimentação isolar
a sons aéreos o meio emissor do meio receptor, expresso em dB.
ƒ A sons de percussão (L´n,w) - capacidade de um elemento de compartimentação isolar a
sons de percussão (impacto) o meio emissor do meio receptor, expresso em dB.
Invariante (Dn,w + L´n,w) - método utilizado para a obtenção do índice de isolamento sonoro a
sons de percussão (impacto), partindo do conhecimento prévio do índice de isolamento sonoro a
sons de condução aérea.
Oitava - intervalo entre dois sons para os quais as frequências são tais que uma é o dobro da
outra.
Parede dupla - parede de massa heterogénea, constituída por dois panos simples separados por
uma caixa-de-ar, com ou sem elemento de preenchimento.
Parede simples - parede homogénea em toda a sua massa, constituída por um só pano.
Pressão acústica (p) - diferença entre a pressão existente e a pressão estática do ar (atmosférica),
num dado lugar para um dado momento.
Pressão sonora ponderada A - valor eficaz da pressão sonora determinada pelo uso da malha A
de ponderação na frequência.
Ruído - não existe uma clara definição de ruído, fisicamente pode ser definido como uma
amálgama de sons com diferentes frequências, psiquicamente pode ser definido como um
fenómeno acústico susceptível de produzir uma sensação auditiva desagradável ou não. O ruído é
o som composto por fracções de tom que não guardam entre si relações elementares, de números
inteiros (não são harmónicos) ou têm impulsos sonoros ou séries de impulsos com uma
frequência rítmica inferior a 16 Hz (por exemplo marteladas).
Ruído ambiente - ruído global observado numa dada circunstância num determinado instante,
devido ao conjunto de todas as fontes sonoras que fazem parte da vizinhança próxima ou
longínqua do local considerado. Este ruído, em geral, é devido ao aparecimento de fontes sonoras
que habitualmente não fazem parte, da vizinhança do local, ou devido à modificação de uma ou
mais fontes sonoras.
Ruído particular - componente do ruído ambiente que pode ser especificamente identificada por
meios acústicos e atribuída a determinada fonte sonora.
Ruído residual - aquele que existe na ausência de fontes perturbadoras. É o ruído ambiente a que
se suprimem um ou mais ruídos particulares, para uma situação determinada. É o Ruído devido
ao conjunto das fontes sonoras que fazem parte, habitualmente, da vizinhança do local
considerado, ou ruído existente na ausência do ruído particular da actividade ou actividades em
avaliação.
Reverberação - persistência de um som num espaço fechado ou semi-fechado.
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Ressonância - Um sistema elástico resultante de uma vibração está em ressonância, quando a
frequência da excitação exterior é igual à frequência própria do sistema, entende-se assim por
ressonância de um oscilador, o estado do oscilador correspondente a uma frequência de excitação
para a qual o módulo da função de transferência é máximo ou mínimo.
Som - A palavra som deriva do Latim sonus e traduz a interpretação, pelo nosso sistema
auditivo-cerebral, de um fenómeno físico: a vibração das partículas de ar que nos rodeiam, isto é,
a sensação produzida no ouvido pelas vibrações dos corpos sonoros. É a sensação auditiva
resultante de uma onda acústica, por extensão, vibração acústica capaz de despertar o sistema
auditivo-cerebral. A conversão do estímulo sonoro em percepção fisiológica tem lugar no ouvido,
mais precisamente na cóclea, assinalada na Figura 3
Figura 3 - superfície de audição
Sonómetro - aparelho utilizado para medir os níveis de pressão sonora, representado na Figura 4.
No sentido de efectuar a caracterização de campos sonoros, tanto em espaço livre como em
recintos fechados, é utilizada uma cadeia de medição cuja finalidade é a de traduzir a pressão
sonora estabelecida em informação legível e facilmente utilizável. Actualmente, esta cadeia de
medição é comercializada num sistema único designado por sonómetro, que é, tão só, um
aparelho concebido para responder ao som de uma forma aproximada à do ouvido humano,
através da utilização da malha de ponderação A, entre outras.
Figura 4 - Sonómetro
Tempo de reverberação - corresponde ao intervalo de tempo necessário para que o nível de
pressão sonora, nessa banda de frequências, após ter sido interrompida a fonte sonora, decresça
de 60 dB, esta redução da pressão sonora corresponde a uma redução de um milionésimo do valor
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inicial da energia volúmica do campo sonoro em causa. Caracteriza o recinto receptor quanto ao
decaimento sonoro.
Timbre - é a qualidade do som normal em que as várias frequências componentes são múltiplas
da outra, chamada "básica" que é o que marca o som identificador. Estes chamados "harmónios"
determinam, segundo a energia de cada um deles, a “cor” ou “timbre” de um instrumento.
Tom - é uma única frequência predominante. Os tons "puros" ou simples são raros. Soam com
falta de cor (pobres em matiz). O apito é um exemplo de tom quase puro.
Transmissão directa - transmissão de um som através de um elemento que separa o local onde é
emitido o som do local onde este é recebido.
Transmissão indirecta ou lateral - transmissão de um som através de um elemento periférico
àquele que divide o local de emissão do som do local da sua recepção.
Transmissão marginal - transmissão sonora entre dois recintos, que não ocorre através dos
elementos de construção que os separa.
Transmissão parasita - transmissão do som resultante de anomalias de construção (juntas
imperfeitas, pequenas fissuras, etc.), bem como canais residuais de contacto entre o espaço
emissor e o receptor (aberturas em caixa de estores, etc.).
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3. O SOM
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3.1. Definições e Conceitos Fundamentais
A Acústica é o ramo da Física onde se estuda o som. "Mas, o que é o som?"
O som pode ser definido como qualquer variação de pressão que o ouvido humano pode detectar,
desde os sons mais fracos até aos níveis sonoros mais intensos, que podem pôr em risco o
mecanismo da audição. É o efeito produzido pela vibração mecânica de uma partícula ou a
propagação de um movimento ondulatório no seio de um meio elástico. Pode propagar-se através
do ar ou através dos sólidos.
Frequentemente na sociedade moderna, o som é um factor de incomodidade e de desconforto.
Diversos sons são desagradáveis e indesejáveis - é o chamado ruído - e o nível de incomodidade
depende não só do nível sonoro e da qualidade do som, mas também da nossa atitude perante
cada situação concreta.
O ruído é uma parte integrante da sociedade actual, tendo o desenvolvimento tecnológico
conduzido a um aumento dos níveis sonoros produzidos por máquinas, fábricas, tráfego, etc.. É,
por isso, fundamental que sejam tomadas medidas no sentido de reduzir os níveis de ruído, de
modo a caminharmos para um ambiente mais equilibrado e saudável.
No entanto, essas metas só poderão ser alcançadas se se conseguir avaliar o ruído correctamente.
Por isso, é extremamente importante que o leitor se familiarize com a terminologia utilizada em
acústica e os seus conceitos fundamentais.
Como o som é a parte integrante do nosso dia-a-dia raramente nos apercebemos de toda a sua
importância.
Através do som podemos experimentar sensações agradáveis, como por exemplo, ouvir música.
Permite-nos a comunicação com os outros, assim como nos informa ou alerta - por exemplo, a
campainha do telefone ou a buzina de um automóvel. Permite-nos ainda diagnosticar ou fazer
avaliações qualitativas - o bater do coração ou o trabalhar de uma máquina.
Há muito de subjectivo na apreciação do som. Por exemplo, há música que para algumas pessoas
é muito agradável e para outras é ruído, especialmente se a intensidade sonora for elevada, tal
como mostra a Figura 5.
Figura 5 - O que é musica para uns, para outros é desagradável
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Por outro lado, mesmo ruídos de fraca intensidade podem dar origem a incomodo. Por exemplo,
o estalar de um soalho de madeira, um disco riscado, uma torneira mal fechada, podem ser
igualmente desagradáveis. Também o período do dia ou da noite são importantes. A nossa
tolerância é superior durante o dia.
O som pode também causar danos, por exemplo, as ondas de choque causadas por aviões
supersónicos podem estilhaçar os vidros das janelas. No entanto, a situação de maior gravidade
ocorre quando o som causa traumatismos no mecanismo auditivo humano.
Na Figura 6 apresentam-se as diferenças entre som e ruído.
Figura 6 - O som e o ruído
A propagação do som produz-se por movimento ondulatório, através do qual a partícula afectada
oscila ao redor da sua posição de repouso. Ao chocar com as partículas vizinhas começa a oscilar.
O som não comporta, pois, uma translação de matéria, mas sim uma mera comunicação de
movimento oscilatório entre as suas partículas, ou em forma de ondas longitudinais e
transversais.
Nos elementos construtivos o ruído de percussão produz-se pelo caminhar ou por impactos
semelhantes (periódicos) que comunicam ao pavimento uma excitação vibratória que de seguida
se transmite como ondas sólidas através da estrutura, ou se propaga pelo ar.
Nas Ondas longitudinais as partículas afectadas oscilam na mesma direcção em que se propagada
a onda, dando lugar a séries periódicas de aumento de densidade e de rarefacção, tal como mostra
a Figura 7. Por isso, nos gases fluidos em geral, também se fala de "ondas de pressão".
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Tipos de Ondas:
Longitudinal: - Onda de densidade
- Onda de dilatação
Comprimento de Onda
Transversal:
- Onda de flexão
Figura 7 - Tipos de Ondas
As ondas longitudinais propagando-se através dos sólidos têm menor importância, já que
aparecem apenas em forma de "braço ou jacto" das chamadas "ondas dilatadas" e não produzem
perturbações vibratórias importantes das superfícies.
Em contraposição aos gases e fluidos, os sólidos (cujas partículas sejam unidas por coesão)
permitem transmissões por arraste, de “empurrões” produzidos transversalmente, sendo assim
principalmente que o som se propaga neles, ou seja, oscilando as partículas perpendicularmente à
respectiva direcção de propagação. Por isso as ondas transversais são também denominadas como
"ondas sólidas". Entre estas destacam-se, pela importância na luta contra o ruído, as ondas de
flexão, já que são as que se formam nos pilares e lajes dos edifícios, podendo ser a causa do
aparecimento da irradiação sonora.
A velocidade de expansão das ondas de flexão depende da intensidade do som e também da
rigidez, em proporção com a massa, do corpo vibrante. Por isso dependerá da relação entre as
dimensões e do material do elemento construtivo em causa.
Na Figura 8 representa-se a relação entre comprimento de onda e frequência para os sons de
percussão e para os sons aéreos.
Comprimento de Onda - λ [cm]
Para a frequência limite é mínimo o
amortecimento sonoro de um elemento plano
Para a frequência acima da frequência limite
de amortecimento piora mais ou menos
segundo a massa do elemento plano
Sons de percussão
Sons Aéreos
fg
Frequência - f
[Hz]
Figura 8 - Comparação dos diferentes comprimentos de onda para o sons aéreos (ondas
longitudinais ou de pressão) e o sons de percussão (ondas transversais ou de flexão), em relação
às frequências
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Qualquer forma de onda pode ser caracterizada pela sua amplitude, comprimento e frequência.
Entende-se a amplitude como a deslocação máxima das partículas a partir da sua posição média,
corresponde à magnitude do deslocamento da partícula que inicia o movimento oscilatório,
relativamente ao ponto de repouso.
O número de vezes por segundo que as partículas são submetidas a um movimento ondulatório,
realizando uma volta completa, voltando à sua posição inicial é um fenómeno chamado
frequência - f - cuja a unidade é o hertz (Hz) ou ciclos/segundo, o que corresponde a uma
vibração completa, por segundo. Esta grandeza caracteriza o tom ou altura de um som,
chamando-se oitava ao intervalo em que o tom aumenta até se obter o dobro do número de
vibrações relativo a frequência de partida.
O comprimento de onda - λ - é a distância entre dois pontos de pressão máxima (ou mínima), ou
seja pontos que se encontram no mesmo estado (ou fase) de vibração e diminui com o aumento
da frequência.
O comprimento da onda multiplicado pela frequência resulta na velocidade do som, C. Para
condições padrão 331 m/s é o valor teórico da velocidade de propagação do som para uma
temperatura de 0oC. Deve-se também considerar diversos parâmetros, tais como, as pequenas
oscilações de pressão e eventualmente a variação da massa volúmica do meio. A velocidade com
que se propaga a onda sonora é para os gases e fluidos independente do tom e é fixa para uma
densidade e compressibilidade do meio.
O comprimento de onda reveste-se de grande importância para o acondicionamento acústico de
recintos porque:
1) Uma onda transversal (elástica ou de flexão) só atravessa elementos planos - ou pilares cujas espessuras sejam menores do que o seu comprimento de onda.
2) Só tem lugar a radiação quando o comprimento de onda elástica que faz vibrar o
elemento construtivo é maior que o comprimento de onda livre no meio que o rodeia
(ar). Para a frequência chamada básica, ou de ressonância (fr) ambos comprimentos de
onda coincidem (por exemplo aos 500 Hz).
No capítulo seguinte analisam-se com mais detalhe as propriedades básicas do som.
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