Poluição Sonora
Wesley Pacheco Calixto1
Clóves Gonçalves Rodrigues2
Goiânia – GO, 2004
1
2
Graduado em Física e Especialista em Educação Ambiental - UCG
Graduado e Mestrado em Física – UFG. Doutorado e Pós-Doutorando em Física - UNICAMP
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Sumário
Sumário ..............................................................................................................................2
Resumo ...............................................................................................................................4
Abstract ..............................................................................................................................5
Capítulo 1 – Uma Breve História da Acústica ...................................................................6
Capítulo 2 – Movimento Ondulatório.................................................................................14
2.1
Definições................................................................................................................14
2.2
Ondas Transversais..................................................................................................16
2.3
Ondas Longitudinais................................................................................................18
2.4
Ondas Mecânicas e Ondas Eletromagnéticas ..........................................................18
2.5
Equação da Onda .....................................................................................................19
2.6
Velocidade de Ondas Longitudinais........................................................................21
2.6.1 Velocidade de Onda Longitudinal no Interior de um Líquido..........................21
2.6.2 Velocidade de Onda Longitudinal no Interior de um Gás ................................22
2.6.3 Velocidade de Onda Longitudinal em Hastes Sólidas......................................22
2.6.4 Velocidade de Onda em um Sólido Ilimitado...................................................23
2.7 Propriedades das Ondas.............................................................................................23
2.7.1 Reflexão ............................................................................................................23
2.7.2 Refração ............................................................................................................25
2.7.3 Índice de Refração Absoluto.............................................................................26
2.7.4 Reflexão Total...................................................................................................26
2.7.5 Difração.............................................................................................................27
2.7.6 Interferência ......................................................................................................28
2.8
A unidade padrão de medida do Som......................................................................31
Capítulo 3 – Som...................................................................................................................34
3.1
Introdução................................................................................................................34
3.2
Ondas Sonoras .........................................................................................................35
3.3
Velocidade de Propagação do Som .........................................................................35
3.4
Qualidades Fisiológicas do Som .............................................................................36
3.4.1 Altura do Som........................................................................................................36
3.4.2 Intensidade do Som ...............................................................................................37
3.4.3 Nível de Intensidade Sonora e Nível de Pressão Sonora.......................................38
3.4.4 Timbre ...................................................................................................................40
3.5
Velocidade de Mach ................................................................................................41
3.6
Efeito Doppler .........................................................................................................42
3.7
Análise dos Sons e Qualidades de um Tom ............................................................43
2
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Capítulo 4 – Poluição Sonora ..............................................................................................46
4.1
Poluição Sonora.......................................................................................................46
4.2
Conceitos e Classificação dos Barulhos ..................................................................49
4.3
Medição e Controle de Barulho...............................................................................51
4.4
Sensibilidade do Ouvido Humano...........................................................................54
4.5
Redução e Prevenção da Poluição Sonora...............................................................58
4.6
Perda Auditiva .........................................................................................................60
4.6.1 Perda Condutiva ....................................................................................................61
4.6.2 Perda Neurossensorial ...........................................................................................62
4.7
Aparelhos Auditivos ................................................................................................64
4.8
Efeito do Ruído na Audição e no Organismo..........................................................65
4.9
Estudos que estão sendo feitos com o Som em Plantas e Animais .........................68
4.10 Medidas Preventivas................................................................................................68
4.10.1 Com Relação ao Meio .........................................................................................68
4.10.2 Com Relação ao Homem.....................................................................................69
4.10.3 Equipamento de Proteção Individual (EPI) .........................................................70
Capítulo 5 – Medidas da Poluição Sonora na Cidade de Goiânia ...................................72
5.1
Pesquisa ...................................................................................................................72
5.2
Objetivos que podem ser realizados para melhoria .................................................77
Capítulo 6 – Educação Ambiental e o Som ........................................................................80
6.1
Algumas Observações Sobre o Ensino de Acústica ...............................................80
Apêndice A – A Legislação Brasileira em Relação a Ruídos............................................82
A.1
Legislação Federal Brasileira ..................................................................................82
A.2
Comentário a Legislação Federal Sobre Poluição Sonora Urbana..........................84
A.3
Legislação Municipal ..............................................................................................87
Apêndice B – Psicoacústica..................................................................................................93
B.1
Introdução................................................................................................................93
B.2
Audição Humana .....................................................................................................94
B.2.1 Psicologia da Percepção Sonora ...........................................................................95
B.2.2 Principais Danos do Ruído ao Ser Humano..........................................................97
Apêndice C – História da Música........................................................................................99
Observação............................................................................................................................102
Bibliografia............................................................................................................................103
3
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Resumo
Este trabalho tem como finalidade mostrar como os estudos sobre o som se
desenvolveram na história; relacionar o funcionamento da propagação sonora e as
características das ondas mecânicas; os movimentos ondulatórios e as definições de
ondas, assim como, relacionar as velocidades do som em vários meios, através de
vibrações. Estas vibrações são transferidas para as moléculas de ar a sua volta, e estas
por sua vez transferem a vibração para as moléculas vizinhas, permitindo assim a
propagação de energia. Normalmente achamos que a percepção que temos do nosso
ambiente é perfeita, porém esquecemos que não somos capazes de ouvir sons acima de
20.000 Hz e nem abaixo de 20 Hz, como os morcegos e os cães. Devemos saber que
nossos órgãos dos sentidos têm características comuns, possuem receptores que são
células nervosas capazes de responder a estímulos específicos; recebem, transformam e
transmitem para o restante do sistema nervoso. Estudamos aqui as propriedades das
ondas e o que é o som. Trabalhamos a história da música, mitológica e a não mitológica.
Nas grandes cidades, o ruído transmitido pelos automóveis, fábricas e pessoas, é cada
dia mais intenso. As pesquisas e medidas feitas com seres humanos e animais ainda são
poucas. As conseqüências provocadas pelos excessos de poluição sonora para a saúde
física e mental do ser humano, conseguem ser responsáveis por distúrbios circulatórios,
gástricos, perda da audição e outros. Estudamos os efeitos fisiológicos do som e
algumas curiosidades como velocidade de Mach e o efeito Doppler do som. Discutimos
medidas de prevenção e redução da poluição sonora. Conceituamos ruídos e
descrevemos medidas suportáveis para determinado tempo de exposição a poluição
sonora. Tratamos da forma com que a poluição degrada o ambiente, examinamos como
a Psicoacústica se co-relaciona com as outras ciências; e o nosso maior objetivo é
fornecer uma fonte complementar de estudos para estudantes e educadores.
4
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Abstract
This work has the purpose to show the studies about the sound developed in the history;
relate the operation of the resonant propagation and the characteristics of the mechanical
waves; the movements vibratory and the definitions of waves, as well as, to relate the
speeds of the sound in several means, through vibrations. These vibrations are
transferred to the molecules of air which are around, and these last ones transfer the
vibration to the neighbor molecules, allowing this way the propagation of energy. We
usually think the perception that we have of our atmosphere is perfect, however we
forget that we are not able to hear sounds above 20.000 Hz and nor below 20 Hz, like
the bats and the dogs do. We should know that our senses have common characteristics,
they have receivers that are nervous cells able to answer to specific incentives; they
receive, transform and transmit for the remaining of the nervous system. We studied the
properties of the waves here and what is the sound. We worked the history of the music,
the mythological and the non mythological. In big cities, the noise transmitted by the
automobiles, factories and people, it is more and more intense. The researches and
measures done with human beings and animals are still few. The consequences
provoked by the excess of resonant pollution for the human being's physical and mental
health, manage to be responsible for circulatory and gastric disturbances, loss of the
audition and other. We studied the physiologic effects of the sound and some curiosities
as Mach speed of and the Doppler effect of the sound. We discussed prevention ways
and reduction of the resonant pollution. We conceited noises and we described bearable
measures for certain time of exhibition the resonant pollution. We treated the way in
which the pollution degrades the environment, we examined like the way
Psychoacoustic co-relates to other sciences; and our largest objective is to supply a
complementary source of studies for students and educators.
5
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Capítulo 1
Breve Histórico da Acústica
Todo o conhecimento que temos do mundo material chegou até nós através de
nossos sentidos, e um dos sentidos mais importante é sem sombra de dúvida a audição.
Com o estudo de movimentos ondulatórios, impulsionamos uma grande discussão sobre
mais um fenômeno físico, o som.
Há muitos anos os chineses, para enlouquecer os prisioneiros, colocavam-nos
em celas cujo completo silêncio somente era quebrado pelo incessante barulho de
tiquetaque de um relógio.
No folclore primitivo existia a crença de que o som causado pelo impacto da
lança é que matava o atingido. Os Assírios acreditavam em divindades dos quais eram
capazes de produzir ruídos responsáveis por terremotos e tempestades.
Há séculos o som de grande intensidade vem sendo usado como arma de guerra,
a exemplo do toque das trombetas e o rufar dos tambores, para incitar os soldados à luta.
Os Romanos destacavam um grupo especial de soldados cuja missão era produzir ruídos
assustadores, destinados a confundir os adversários. A invenção dos explosivos para
fins bélicos reforçou o relacionamento entre estampido e ataque, razão pela qual não
foram medidos esforços visando à descoberta de sons mortíferos durante as duas
grandes guerras.
A acústica3 estuda a geração, a transmissão e a recepção das vibrações
mecânicas audíveis, ou não, que se propagam num meio elástico. Dá-se o nome de som
às vibrações mecânicas que, por estarem dentro de uma determinada faixa de
freqüências, podem ser ouvidas pelo homem. Historicamente, sabe-se que o estudo do
som relacionava-se intrinsecamente com a música, arte exercida desde 4000 a.C., pelos
hindus, egípcios, gregos, chineses e japoneses. Os sistemas musicais eram bastante
diferentes do que aquele que nos chegou através do conhecimento dos gregos,
especialmente no que diz respeito à divisão da escala musical.
Pitágoras (569-500 a.C.), foi o principal responsável pelos estudos sobre os
intervalos musicais e suas relações. A ele devemos a idéia exata do que significa um
3
Acústica e Psicoacústica
6
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
intervalo de oitava e suas subdivisões. Surgem, dessa maneira, os conceitos de
consonância e dissonância e ainda o que significa uma escala harmônica.
Pitágoras descobriu que, sob uma mesma tensão, a freqüência de um som é
inversamente proporcional ao comprimento de uma corda. Portanto, sob a mesma
tensão a relação entre os comprimentos da corda que produz o tom fundamental e da
oitava mais próxima é exatamente 2:1.
Em seus estudos, Pitágoras usou um instrumento musical muito elementar,
conhecido como monocórdio, que consistia basicamente em uma corda mantida sob
tensão uniforme fixada nos extremos. Um terceiro apoio móvel possibilitava que a
corda tivesse outros pontos fixos além dos extremos. As divisões da corda em diferentes
posições correspondiam às notas de uma escala. Com isso, ao tocar a corda, a vibração
produzia diferentes comprimentos de ondas, de acordo com a posição do apoio móvel.
A descoberta de Pitágoras abriu portas para especulações filosóficas e
matemáticas, de tal modo que, durante muitos séculos, o som continuou a ser estudado
apenas como uma “fusão mística” entre a aritmética e a música. Ptolomeu, cerca de 130
a.C., construiu um diagrama geométrico pretendendo estabelecer relações harmônicas
entre as cores e os tons musicais. Mesmo Newton, no século XVII, procurou mostrar
relações numéricas entre as cores do arco-íris e as notas de um acorde musical.
Aristóteles (384-332 a.C.), portanto cerca de 200 anos depois de Pitágoras, entre suas
experiências, também se ocupou do estudo do som relacionado à música. Deixou uma
coletânea de artigos, cujo título foi traduzido para o inglês como “Sound and Hearing”,
expondo modelos sobre a propagação das ondas sonoras no ar.
A influência de Aristóteles prosseguiu até a idade média. Somente na segunda
metade do século XVII surgi uma nova era de investigações científicas, inclusive da
Acústica Experimental, com Galileu Galilei (1564-1642). Nessa ocasião, os
experimentos com o som começaram a ser feitos, sem que, necessariamente, estivessem
relacionados à música.
Galileu descobriu o fenômeno da ressonância, tendo publicado uma obra sobre
consonância, dissonância e ressonância. Verificou que uma corda pode vibrar pela
excitação provocada por uma outra corda próxima que tenha as mesmas características
físicas. Descobriu ainda que cada pêndulo tem seu próprio período de vibração definido
e determinado, antecipando, assim a idéia de que cada corpo vibra preferentemente nas
suas freqüências naturais.
7
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Em 1657 foi fundada em Florença a academia del Cimento, inspirada nos
trabalhos de Torricelli (1608-1647). Essa academia, que durou 10 anos, constituiu um
desafio aos princípios da geometria, astronomia, e música.
Galileu deduziu as leis completas sobre as cordas vibrantes. Embora, seus
achados não foram publicados até que Mersenne (1558-1648), independentemente,
descobriu as mesmas leis. A descoberta foi atribuída a Mersenne, (segundo alguns
autores, indevidamente), sendo hoje conhecidas como as leis de Mersenne sobre as
cordas vibrantes.
O padre Mersenne4 encontrou para a velocidade do som 1380 pés/s, a Academia
del Cimento, obteve 1180 pés/s, a Academia de Paris 1090 pés/s. A discordância entre
os resultados mostrava, por um lado, a imperfeição dos aparelhos de medidas e por
outro, que muitas vezes eram desprezados certos elementos essenciais (ventos,
temperatura, etc.). Atribuíram-se ainda a Mersenne as tentativas das primeiras medidas
experimentais da velocidade do som. Mersenne utilizou as batidas do próprio coração
para medir a diferença entre a detonação de um revólver e a chegada do som produzido
pela explosão.
Gassendi2 (1592-1665), mandou disparar um tiro de canhão a grande distância,
mediu o tempo decorrido entre a chegada do clarão e o do som, (acreditava que a
velocidade da luz era instantânea), e concluiu que este se propagava a velocidade de
1473 pés/s, e utilizando o disparo de um canhão e de uma espingarda, provou que a
velocidade de um som independente da freqüência do mesmo, ou seja, que a velocidade
de um som grave é a mesma de um som agudo, dentro das mesmas condições. Com
isso, contrariou a afirmação de Aristóteles, de que um som agudo se propaga com maior
velocidade do que um som grave. Gassendi afirmou ainda que a velocidade do som não
seria afetada pela direção do vento, o que mais tarde não foi confirmado. Ainda nessa
mesma época, Torricelli (1608-1647) construiu o primeiro aparelho a vácuo, que
possibilitou a Kiercher demonstrar que o som não se propaga no vácuo.
Os experimentos que determinaram a velocidade do som no ar floresceram no
século XVIII. Foi também quando se determinou que as velocidades do som em sólidos,
líquidos e gases são diferentes.
4
História da Física – Pierre Guaydier
8
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Newton2 (1642-1727), atirou-se ao problema, não através da experiência, mas
pela teoria e pelo cálculo; para espanto de seus contemporâneos, chegou a um resultado
de 906 pés/s, (aproximadamente 276 m/s). Este número era um tanto inferior aos
propostos pelos estudiosos do assunto, mas estes estavam tão pouco de acordo entre si
que a preferência foi para Newton, cujo prestígio era considerável. Mais tarde
comprovaram a inexatidão desse resultado.
Lagrange, 70 anos mais tarde, apontou que Newton, nos seus cálculos
matemáticos, não havia considerado a variação de temperatura. Demonstrou assim que a
velocidade de propagação do som não pode ser medida por um processo isotérmico.
Considerando os argumentos de Lagrange, o matemático francês Laplace (17491827), cerca de 100 anos mais tarde, modificou as equações de Newton, conseguindo
obter o valor de 320 m/s para a velocidade do som no ar, compatível com os resultados
experimentais. Nessa mesma época, Hut, que era professor de música em Frankfurt,
introduziu o uso da corneta acústica, para auxiliar a audição dos deficientes auditivos. A
Hut também se deve o nome de acústica para o estudo do som.
No início do século XIX, Chladni (1756-1827), com a publicação do seu livro
“Die Akustik”, proporcionou novos avanços para o desenvolvimento da acústica como
ciência.
No estudo das vibrações torcionais, descreveu, pela primeira vez, diferentes
“figuras tonais”, obtidas pela aplicação de areia ou outro pó pesado em chapas
vibrantes. Nesse livro também são citados estudos sobre a velocidade do som em tubos
e apitos. Entretanto, foi somente com Helmholtz (1821-1894) e Lord Rayleigh (18421919) que a acústica recebeu novos impulsos, começando a se apresentar nos moldes
atuais. O livro de Lord Rayleigh representa um grande marco histórico, sendo ainda
citado freqüentemente em trabalhos atuais.
Helmholtz que foi versátil tanto como fisiologista, anatomista ou físico,
contribuiu para o estudo da óptica e do som. No seu livro clássico “Sensations of
Tones”, publicado em 1863, desenvolveu a teoria da soma e da diferença de tons e a
teoria dos ressonadores de Helmholtz. Em 1867, publicou a “Teoria da Ressonância do
Ouvido”, relacionada à discriminação dos sons na cóclea. Essa teoria, naquele momento
resolvia uma polêmica sobre a sensibilidade do sistema auditivo entre Ohm e Seebeck.
Helmholtz resolveu um problema acústico teorizado por Ohm (1789-1854), segundo o
qual o sistema auditivo era somente sensível às vibrações senoidais, sendo todo o som
9
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
percebido, o resultado de um complexo de tons. O trabalho de Ohm gerou um problema
acústico sobre análise harmônica, resolvido por Helmholtz com a publicação de sua
teoria. Até o advento do ressonador de Helmholtz, a análise de tons complexos era
baseada somente no sistema auditivo.
Ainda no século XIX, Sir Charles Wheatstone (1802-1875) fez vários
experimentos relacionados a audição. Utilizou algo semelhante a um estetoscópio, que
ele adaptou a um instrumento inventado por ele, dando origem ao termo microfone.
Lord Kelvin (1824-1907) produziu o primeiro analisador harmônico, que solucionava
vários problemas de acústica, quando utilizado para aplicação do Teorema de Fourier. O
Teorema de Fourier foi desenvolvido especialmente para o estudo do calor. Fourier
(1768-1830) nunca se interessou pelos estudos relacionados ao som. Ohm foi o primeiro
a indicar a aplicação do Teorema de Fourier nos problemas de acústica, formulando
uma lei de Ohm para o som. Essa lei formula que todos os tipos de qualidades tonais são
devidos a determinadas combinações de um maior ou menor número de tons, com
freqüências mensuráveis, e ainda que os complexos tonais poderiam ser analisados
dentro de uma soma de tons simples, separadamente, pelos sistemas auditivos.
No final do século XIX e início do século XX, começa uma nova fase de
progresso para a acústica. Nessa época, pessoas que trabalhavam em eletricidade e
eletrônica passaram a se interessar por acústica. A força propulsora desse progresso foi
a necessidade que se elaborassem sistemas de comunicação mais eficientes, rápidos e
seguros, especialmente por causa da I Guerra Mundial. Certamente, motivos
econômicos constituíram os fundamentos de todos esses acontecimentos.
Como não havia pessoas que se dedicassem exclusivamente à acústica, os
engenheiros passaram a utilizar cálculos matemáticos para construir os primeiros
transdutores. O primeiro transdutor foi o utilizado por Reiss, em 1861, visando à
construção do telefone. O receptor utilizado por Reiss tornava o invento impraticável.
Por isso, quando Bell, em 1876, aplicou pela primeira vez o microfone magnético, foi
considerado como sendo o inventor do telefone, por decisão judicial.
Alexander Graham Bell5 (1847 – 1922) foi um fonoaudiólogo inglês, radicado
nos Estados Unidos. Interessou-se pelo estudo das ondas sonoras e da mecânica da fala,
foi professor de psicologia vocal em Boston no ano de 1873, realizou experimentos, em
5
Física – Alberto Gaspar
10
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
que estudava a conversão das ondas sonoras em impulsos elétricos e vice e versa. Bell
criou a AT & T, uma das maiores empresa de telecomunicações do mundo.
Em 1877, Thomas A. Edison, desenvolveu o seu fonógrafo, dando origem aos
sistemas de gravação e reprodução. Em 1887, Berlinner iniciou a reprodução em rolos e,
em 1931, a RCA iniciou a reprodução elétrica. Em 1899, Poulson fez seus primeiros
estudos de gravação em fio magnético, com progresso muito lento, até o início da II
Guerra Mundial e, em 1940, Braunmüehl e Weber inventaram o Magnetophon, um
gravador em fita que foi sendo aperfeiçoado gradativamente.
O naufrágio do navio Titanic, em 1912, levou os instigadores a fazer várias
tentativas para a detecção de objetos submersos. Entretanto só em 1917, no final da I
Guerra Mundial, Langevin conseguiu detectar um submarino, utilizando dois
transdutores de cristal para a emissão e recepção de sinais.
O cinema sonoro surgiu em 1921, com discos reproduzindo os sons. Podem-se
imaginar os grandes problemas nos casos de falta de sincronização. Não era difícil que
as falas gravadas antecipassem ou fossem reproduzidas posteriormente a cena exibida,
criando situações embaraçosas e mesmo cômicas, por aparecerem descontextualizadas.
Em 1927, Tobis lançou o primeiro filme com som sincronizado, processo que iniciou
uma nova era para o cinema, com sofisticações cada vez mais evidentes e conhecidas de
todos.
Sabine, em 1925, iniciou a época da Acústica Arquitetônica. Em seus “Collected
Papers on Acoustics” menciona as idéias de Vitrivius (20 d.C.), arquiteto e engenheiro
romano da época de Augusto. Sabine mostrou que Vitrivius já se preocupava com as
condições acústicas dos teatros, apontando a interferência dos ecos e reverberações
como fatores de “reforço”. Vitrivius aconselhava o uso de vasos nos palcos, agindo
como reforçadores da voz, assim como propunha que os atores usassem megafones
adaptados às máscaras, para aumentar a intensidade da voz.
Ignoravam-se as características da forma, dimensão e estruturas dos teatros,
relacionadas à melhor qualidade do som. Entretanto, sabe-se que as catedrais eram
construídas em estilo gótico, o que provocava um maior tempo de reverberação. Esse
fato tornava o ambiente propício para os rituais cantados, mas tornava a fala
ininteligível.
11
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Além disso bem antes de Vitrivius, aproximadamente no século IV a.C., na
6
Grécia antiga os arquitetos já se preocupavam com o som, existem textos que relatam
um local exato onde os autores dos teatros de arena, deveriam ficar para que todo o
público pudesse ouvi-los; sabe-se hoje que este local é o foco da elipse que formava o
teatro.
Fig. 1-1 Planta Baixa de um Teatro Grego
(Epidauro), século IV a.C.
No teatro de Epidauro, célebre pela sua perfeita acústica, ainda hoje o guia faz o
turista constatar que o rumor de um peso de papel lançado na orquestra ou o tilintar de
uma moeda que cai no chão chega até a última fila da cávea.
Fig. 1-2 Teatro de Epidauro com 135 m de
diametro
di Daniela Asprea, Cinzia Battista e Carmela Perrone classe 3 sez. C a.s. 1991/92. Traduzido
por J.C. Avelino da Silva. Fonte:
www.pegacity.it/utopia/case/antico/magnagre/TEATRI.html
6
12
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
É importante notar que uma raça sem a habilidade de ouvir, teria uma maior
dificuldade para se comunicar e portanto o acúmulo de conhecimento seria prejudicado.
Através deste sentido podemos ter noção de espaço e distância e até mesmo notarmos
objetos em movimento, pois este órgão de recepção é atingido por informações que vêm
de lugares distantes onde os fenômenos estão ocorrendo e onde existe um lapso de
tempo finito, conseqüentemente tudo que ouvimos é passado.
13
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Capítulo 2
Movimento Ondulatório
2.1 Definições
As vibrações dos corpos materiais são movimentos que freqüentemente
encontramos na natureza. Essas vibrações produzem os movimentos ondulatórios; na
natureza encontramos várias situações nas quais corpos produzem este tipo de
movimento.
Vamos considerar uma pessoa fazendo um único movimento de vai e vem
vertical, na extremidade de uma corda estendida horizontalmente. Observa-se então que
um pulso foi formado e se propaga ao longo da corda, Fig. 2-1
Fig. 2-1 Pulso se
propagando em uma
corda
A região onde se origina a perturbação que será propagada recebe o nome de
fonte de onda. Quando as fontes emitem perturbações não periódicas, temos ondas
isoladas ou pulsos. A medida que o pulso se propaga a corda se deforma e volta à
posição inicial.
Trata-se portanto de uma deformação elástica, à qual esta associada uma energia
potencial elástica. A propagação do pulso equivale, portanto, à propagação da energia
potencial elástica fornecida à corda no pulso inicial. Pelo princípio da conservação da
energia mecânica, essa energia potencial não pode desaparecer quando o pulso atinge a
outra extremidade da corda; se não há mais corda para ser percorrida para frente, logo o
pulso irá percorre-lá para trás. O pulso reflete; este fenômeno é característico de
qualquer propagação ondulatória que por alguma razão encontra um obstáculo à sua
propagação, (ver item 2.7.1). Quando as perturbações são periódicas teremos uma
sucessão de ondas ou um trem de ondas.
14
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Consideremos um meio homogêneo e isótropo7 macroscopicamente contínuo.
Podemos usar como exemplo o ar de uma sala; se por um motivo qualquer houver
modificação das propriedades físicas de uma região ou de um ponto qualquer desse
meio, podemos dizer então que houve uma perturbação. A energia gasta para formar a
perturbação é transferida para as regiões vizinhas atingindo pontos adjacentes que se
vêem obrigada a repetir o fenômeno. Assim a perturbação se propaga no meio dando
origem a uma onda.
Agora vamos considerar uma pessoa segurando uma extremidade de uma corda
esticada, presa pela outra extremidade. Executando um movimento contínuo debaixo
para cima e produzindo ondas na corda, o movimento vibratório executado é
transmitido consecutivamente por todos os pontos da corda, que passam a executar
também um movimento vibratório, assim, podemos dizer que há uma onda senoidal
simples percorrendo uma corda. Observe uma representação no determinado instante t .
Fig. 2-2.
Neste instante t , a onda tem deslocamento máximo em: c, d , f , g , h e i . Os
pontos c, f e h , são chamados de cristas enquanto os pontos d , g e i são chamados de
vales. A distância A é chamada de amplitude da onda, que é a distância entre a posição
de equilíbrio (eixo X ) e a posição extrema que ele alcança ao oscilar. A distância
percorrida entre duas cristas ou dois vales é chamada de comprimento de onda, que é
simbolizada pela letra grega λ , e também pode ser medida entre duas posições
sucessivas, que tem o mesmo deslocamento e fase, ex.: a distância percorrida entre os
pontos b e e . Pontos como c e f , b e e , são ditos em fase, porém o ponto d esta 180º
ou π rad , fora de fase em relação aos pontos c ou f . Para cada posição x corresponde
a diferentes deslocamentos y .
7
Que apresenta a mesma propriedade física em todas as direções.
15
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Y
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
λ
c
1,0
f
sen(x)
h
0,5
A
y
0,0
e
b x
X
-0,5
-1,0
Fig. 2-2 Ondas
Transversais em uma
corda
A
d5
0
λ
10
g
i
15
20
Passado um pequeno intervalo de tempo, t + ∆t , a onda se desloca ao longo do
eixo X para a direita, terá a nova posição indicada pela linha alaranjada Fig. 2-3.
Y
c
1,0
f
c'
f'
h
sen(x)
sen(x+3/2)
h'
t
0,5
A
t + ∆t
0,0
b
e e'
X
Fig. 2-3 Ondas
Transversais em uma
corda, nos instante
A
-0,5
t + ∆t
b'
-1,0
0
d5 d'
10 g
g'
15
i
i' 20
2.2 Ondas Transversais
Observe que as cristas e os vales deslocam-se para a direita enquanto cada
elemento da corda se desloca verticalmente para baixo e para cima, ou melhor
transversalmente a direção da onda. Esta onda recebe o nome de onda transversal. Cada
ponto da onda realiza um movimento harmônico simples (MHS) entorno da posição de
equilíbrio, o eixo X . No intervalo de tempo ∆t, o ponto c desloca-se para baixo
enquanto a crista desloca-se para o ponto c ' , e assim sucessivamente.
16
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
O tempo que o ponto b leva para se deslocar da crista até o vale e voltar de
novo à crista, é chamado de período, T , da onda (ou um ciclo), que indica o tempo
gasto para uma oscilação (vibração) completa.
T=
1
.
f
(2-1)
O número de vibrações completas por segundo, é chamado de freqüência, f ,
que pode ser representada da seguinte forma:
f =
1
.
T
(2-2)
Cada partícula da onda esta realizando um MHS, enquanto o ponto c realiza
uma vibração completa, a crista que antes estava no ponto c , desloca-se para o ponto f ,
a que estava em f desloca-se para h , que é um comprimento de onda ( λ ), e assim
sucessivamente.
A velocidade ( v ) da onda é o comprimento de onda ( λ ), dividido pelo período
( T ):
v=
∆x
,
∆t
(2-3)
sendo ∆x = λ , temos que λ = vT , logo;
λ
v = = f .λ .
T
(2-4)
Para uma onda harmônica simples, esta é a única velocidade envolvida, ela é
conhecida como velocidade de fase. A velocidade de uma onda em uma corda uniforme
depende somente da tensão ou força ( F ), exercida sobre a corda e sua massa por
unidade de comprimento, µ . A velocidade v é dada por8:
v=
F
µ
(2-5)
Nas ondas harmônicas simples o deslocamento y , depende da posição x , de certo
elemento da corda escolhido e do instante t que será considerado. Resumindo, o
deslocamento y é uma função da posição x , e do tempo t : y = F ( x, t ) .
8
Matemática Superior – Erwin Kreyszig.
17
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
2.3 Ondas Longitudinais
Para este tipo de onda o deslocamento é ao longo da direção de propagação.
Consideremos uma série de planos eqüidistante em um meio contínuo, e uma onda
plana se propagando ao longo do eixo X . Existe uma perturbação do lado esquerdo
desse meio Fig. 2-4, onde (a) é a posição de equilíbrio; (b) as posições deslocadas em
um instante t promovido pela perturbação do lado esquerdo; (c) posições deslocadas no
instante t + ∆t e (d) são os deslocamentos horizontais vistos como verticais. Esta
imagem é instantânea, mostrando as posições de compressão em C; rarefação em R e as
regiões de densidade normal em N.
Sabendo que λ é a distância entre duas posições sucessivas quaisquer, que
tenham a mesma fase, logo a distância entre duas rarefações sucessivas é um
comprimento de onda. O som se propaga por meio de ondas materiais, através do ar e
ou qualquer meio material.
sen(x)
sen(x+3/2)
Y
4
(a)
3
2
1
(b)
R
N
C
N
R
(c)
R
N
C
N
0
-1
C
R N
b'
a'
(d)
X
Fig. 2-4 Onda
longitudinal em
um meio
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920
2.4 Ondas Mecânicas e Ondas Eletromagnéticas
Quando promovemos a deformação de certa região de um meio elástico,
provocamos uma perturbação que só se propaga em presença de um meio material,
dando origem a chamada onda mecânica, que temos como exemplo as ondas sonoras,
que necessitam de um meio material para se propagarem.
18
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Quando a perturbação decorre da variação de velocidade de uma partícula
eletricamente carregada, que se propaga tanto na presença de um meio material ou não
(vácuo), damos o nome de onda eletromagnética, um exemplo deste tipo de onda é a
luz.
2.5 Equação da Onda
Vamos considerar um fio homogêneo inicialmente tenso e em repouso Fig. 2-5.
Agora vamos supor que a extremidade a seja obrigada a realizar um MHS, na direção
vertical obedecendo à equação.
y = Asen
Y
2π x
(2-6)
λ
y=2
5
4
Fig. 2-5 Fio
homogêneo
tenso e em
repouso
3
P
a
2
1
0
0
2
4
6
8
10
X
A função é uma senoidal simples e a equação da curva é dada por um
deslocamento y em qualquer posição x . Considere um ponto P qualquer do fio de
abscissa x , este ponto será atingido pela perturbação depois de um tempo t , sendo
obrigado a repetir o movimento da fonte de perturbação. Tudo aquilo que acontecer com
o ponto P , no instante t , ocorreu segundo antes com a fonte. Assim sendo podemos
descrever quantitativamente o movimento de P , a partir da equação que descreve o
movimento da fonte, logo levando em conta o atraso do movimento de P em relação a
a , na Fig. 2-5.
19
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Na Fig. 2-6, pode ser visualizado, que para x =0, y =0 e x = λ , y também é
zero. No instante t posterior, a onda deslocou a distância vt para a direita, como é
observado pela curva alaranjada. A curva que representa a onda no instante t é
deslocada para trás da distância −vt , ela irá coincidir com a do instante zero. Logo, a
equação da curva no instante t é
y = Asen
2π
λ
( x − vt )
(2-7)
sen(x)
Sen(x-5/2)
dx
Y
1,0
0,5
t=0
t=t
0,0
x
x
vt
Fig. 2-6
Deslocamento y nos
instante zero e t
-0,5
-1,0
0
2
4
6
8
Portanto no intervalo de tempo igual a um período T , a onda deslocou uma
distância, e haverá um deslocamento y em certo ponto x e tempo t que há em ( x + λ )
e ( t + T ) , assim.
y = A sen
2π
λ
[( x + λ ) − v (t + T )] = A se n
Como λ = vT , y = Asen
2π
λ
2π
λ
[ x + λ − vt − vT ]
( x − vt ) ; no entanto, uma onda que se desloca para a
esquerda ao longo do eixo x , terá esta equação.
y = sen
2π
λ
( x + vt )
(2-8)
Deduzimos nas equações (2-7) e (2-8), que o deslocamento y é zero em x =0 e
t =0, porém isto não é o caso geral, e a expressão completa para uma onda deslocandose para a direita é
 2π

y = Asen  ( x − vt ) + α 
λ

(2-9)
20
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
onde α é o ângulo de fase. Se α for igual a 90º ou
π
2
rad, o deslocamento para x =0 e
t =0, é y =A.
2.6 Velocidade de Ondas Longitudinais
A velocidade das ondas longitudinais depende das propriedades do meio no qual
elas estão se propagando, (elasticidade e a densidade do meio).
•
Elasticidade: fornece as forças restauradoras às regiões deslocadas;
•
Densidade: fornece a inércia do sistema.
Podemos achar a velocidade por análise dimensional, onde a velocidade em um
meio é dada por
E
ρ
, onde |E| é o módulo da elasticidade, e é expresso em termos de
força, dividida por uma área,
 ML−3  ,dividindo
essas
Força
Area
 MLt −2 
=  2  =  ML−1t −2  , as dimensões de ρ são
 L 
quantidades,
vemos
que
as
dimensões
de
E
ρ
,
 ML−1t −2 
=  L2t −2  , portanto a velocidade v é dada por
−3
 ML 
v=D
E
ρ
(2-10)
onde D, é uma constante adimensional.
A velocidade de ondas longitudinais no interior de um gás, líquido e ou sólido
são diferentes entre si.
2.6.1 Velocidade de onda longitudinal no interior de um líquido9
O módulo de elasticidade |E|, se torna o módulo volumétrico K, enquanto a
constante D é a unidade. Portanto esta velocidade é dada por
9 Para a água temos K=2x109 N/m2 e ρ=103Kg/m3 , portanto a velocidade de ondas sonoras na
água é v=1.414 m/s a 0°C.
21
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
v=
K
ρ
(2-11)
2.6.2 Velocidade de onda longitudinal no interior de um gás
O módulo volumétrico para processos isotérmicos10 em um gás é igual à pressão
do gás, enquanto para processos adiabáticos11, o módulo volumétrico é igual a γ P ,
onde γ é a razão entre os calores específico de um gás a pressão constante, e a volume
constante. Se a temperatura de um gás permanece constante quando uma onda
longitudinal passa através dele, então a velocidade v no gás é
v=
P
ρ
(2-12)
Para o ar a 0ºC, esta velocidade é aproximadamente 280 m/s, enquanto a
velocidade do som medida para este caso é de aproximadamente 332 m/s. Se
considerarmos uma onda sonora com freqüência de 400 vibrações/segundos, passando
através do ar, o tempo entre uma compressão e uma rarefação sucessiva é então
0,00125s, pois na compressão o ar é aquecido e na rarefação ele é resfriado; isto
acontece com grande rapidez, e por ser tão rápido o gás não tem tempo de ganhar ou
perder calor para o exterior, logo este processo é adiabático e na equação (2-11) o
módulo volumétrico para a condição adiabática é K = γ P e γ , para o ar é
aproximadamente 1,40.
2.6.3 Velocidade de onda longitudinal em Hastes Sólidas
O módulo de elasticidade que se aplica ao caso de uma haste é o módulo de
Young, Y , portanto da equação (2.10) a velocidade do som numa barra é
v=
10
11
Y
ρ
(2.13)
À mesma temperatura.
Não ocorrem trocas térmicas com o exterior.
22
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Para a madeira de carvalho, Y=1,4x1010 N/m2 e sua densidade, aproxima-se de
750 kg/m3. Portanto a velocidade do som na haste de madeira de carvalho é 4.320 m/s,
isto é aproximadamente 10 vezes a velocidade do som no ar e 3 vezes a do som na água.
2.6.4 Velocidade de onda em um sólido ilimitado.
O módulo volumétrico é o K e o n , é o módulo de rigidez do meio.
Considerando o planeta terra como um sólido ilimitado, temos para ondas de terremoto
a velocidade igual a
K +4
v=
ρ
n
3
(2-14)
O módulo de elasticidade aplicado a uma onda transversal é o módulo da rigidez
 n
do meio, n , e a velocidade é dada por uma análoga a equação (2-5) onde v = 
 .
 ρ 
“Em um terremoto12 há um reajustamento das rochas a uma distância relativamente
próxima à superfície da terra que dá origem a ondas longitudinais e transversais. Estas
ondas são detectadas por sismógrafos, colocados em lugares estratégicos, a primeira
onda a chegar até o sismógrafo é longitudinal e é chamada de onda primária, depois
vem a onda transversal chamada de onda secundária. As duas velocidades variam com
a profundidade abaixo da superfície e é pela análise destas ondas que se obtém algumas
idéias das constantes elásticas, a grandes profundidades da terra. Existem algumas
dúvidas sobre se a onda transversal pode se propagar através do centro da terra, já que
não existe onda transversal em líquido.”
2.7 Propriedades das Ondas
2.7.1 Reflexão
Assim como os pulsos as ondas se refletem ao atingir um obstáculo que impeça
sua propagação. Os pulsos que se propagam em cordas refletem-se mantendo a mesma
forma do pulso original, também chamado de pulso incidente, se essa corda tiver a
12
Curso de Física: Ondas (som e luz) – Machael Ference Jr. et. al.
23
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
extremidade final livre a reflexão ocorre sem inversão de fase, porém quando a
extremidade final estiver fixa, o pulso refletido será invertido em relação ao pulso
incidente, portanto, a reflexão ocorreu com inversão de fase ou pulso incidente com
defasagem de π rad , Fig. 2-7. Portanto quando uma onda encontra uma superfície de
propagação entre dois meios, a energia por ela transportada é conduzida de volta em
sentido inverso ou formando um ângulo agudo13 com a direção de incidência do raio,
dentro do seu próprio meio, através de um movimento ondulatório de mesmo período.
Fig. 2-7 Onda refletida em
uma corda, com defasagem
de π rad
Se houver reflexão total, toda a energia da onda original é transportada pela onda
refletida, Fig. 2-8. As frentes de ondas representadas por F , estão separadas pela
distância λ , que atingi um anteparo plano. Refletem-se e dão origem a novas frentes de
ondas F ' , que é separada pelo mesmo λ .
N
20
18
i
16
14
12
F
F'
F
F'
r
Meio 1
F F'
10
8
λ
λ
6
4
Fig. 2-8 Raio
sendo totalmente
refletido
Meio 2
2
0
0
13
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Ângulo menor que um ângulo reto.
24
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
O raio incidente i é perpendicular às frentes de ondas incidentes F , e o raio
refletido r é perpendicular às frentes de ondas refletidas F ' . O ângulo formado entre o
raio incidente e a normal N ao anteparo, é o ângulo de incidência θi , e entre a normal e
o raio refletido é θ r .
θi = θ r
(2-15)
2.7.2 Refração
Ocorre quando uma onda encontra uma superfície de separação entre dois meios,
e a energia por ela transportada prossegue no segundo meio, com velocidade de
propagação diferente.
Embora a velocidade de propagação mude, sempre que a onda passa de um meio
para outro, o desvio na direção da trajetória só ocorre quando a incidência é obliqua.
Caso a onda incidente tenha um ângulo de 90º (normal) à superfície de separação dos
meios, a direção de propagação não sofre desvio embora ainda ocorra variação na
velocidade.
Na Fig. 2-9 mostramos a refração de ondas bidimensional, as frentes de ondas
planas F , separada pelo comprimento de onda λi , propagam no Meio 1 com
velocidade vi .
20
N
i
18
vi
Meio 1
16
F
14
Fig. 2-9 Raio
sendo totalmente
refratado
F
12
10
8
vr
F'
F'
6
4
Meio 2
r
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
A onda muda sua direção de propagação ao passar pela superfície do Meio 2,
com novo comprimento de onda λ r , nova velocidade vr . O ângulo de incidência com a
25
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
normal é θi , e o ângulo de refração é θ r . As refrações das ondas obedecem a lei de
Snell–Descartes, e podem ocorrer simultaneamente com a reflexão.
senθi vi
=
senθ r vr
(2-16)
2.7.3 Índice de Refração Absoluto
Agora vamos definir o Índice de Refração Absoluto. Para isto vamos adotar um
determinado meio como padrão e definir o índice de refração relativo em relação a este
meio padrão. Seja v1 a velocidade de propagação no meio 1, e v , a velocidade de
propagação da onda no meio padrão. Usando então a lei de Snell.
n1, Padrao =
v
v1
(2-17)
O índice de refração relativo do meio 1, em relação ao do meio adotado como
padrão, é chamado índice de refração absoluto do meio 1, e é indicado por n1 ; n1 =
v
.
v1
Da mesma forma define-se o índice de refração absoluto do meio 2, n2 =
v
.
v2
Estabelecendo uma relação entre n1 e n2 , temos,
mas por outro lado temos que
equação
forma,
(2-16)
temos
n2 v v1
n
v
= . e isto é igual a 2 = 1 ,
n1 v2 v
n1 v2
n2
v
= n1,2 , da equação (2-17) temos, n1,2 = 2 e da
n1
v1
senθi
= n1,2 ,
senθ r
logo
podemos
escrevê-la
da
seguinte
senθi n2
=
e temos.
senθ r n1
n1senθi = n2 senθ r
(2-18)
2.7.4 Índice Reflexão Total
Quando o índice de refração absoluto, do meio 2 é maior que o índice de
refração do meio 1, ( n2 > n1 ), dizemos que o meio 2 é mais refrativo que o meio 1, ou
26
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
melhor, mais refringente. Quando a onda passa do meio mais refringente para o menos
refringente, podemos escrever da seguinte forma: n1 < n2 ;
v v
< ; v1 > v2 , notamos que a
v1 v2
onda se propaga com menos velocidade no meio mais refringente.
Se usarmos a lei de Snell pode-se mostrar que, quando uma onda passa de um
meio menos refringente para um mais refringente, o raio de onda aproxima-se da
normal,
senθi
n
senθi
= n1,2 = 2 , como n2 > n1 , temos
> 1; senθ r < senθi ;θ r < θi . Caso
senθ r
n1
senθ r
contrário o raio de onda afasta-se da normal.
Existe um ângulo máximo de incidência, para qual o ângulo de emergência é
igual a 90°, então pela equação (2-18) temos:
senθi
n
n
= 1 ; senθi = 1 .
sen90° n2
n2
N
-6
Meio 2
-4
n 2 > n1
i
-2
0
Meio 1
2
4
6
0
2
4
6
8
10
12
Fig. 2-10 Caso o ângulo
máximo de incidência
seja maior que o ângulo
limite, então a onda não
sofre refração e passa a
ter uma reflexão total.
Este ângulo é chamado de ângulo limite, θ L , sendo senθ L =
n1
, onde n1 é o
n2
índice de refração absoluto do meio menos refringente e n2 do meio mais refringente.
2.7.5 Difração
Existem certos fatos que contrariam a propagação retilínea das ondas. Este
fenômeno é o que conceitua a difração. Portanto a difração é a capacidade que a onda
tem de contornar um obstáculo, invadir regiões onde não deveria propagar-se, caso
admitimos sua propagação retilínea nos meios homogêneos, deixando de existir assim o
que seria a sombra geométrica projetada pelo obstáculo.
27
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
O fenômeno da difração é de caráter essencialmente ondulatório e é explicado
pelo principio de Huyghens, Fig. 2-11, os pontos dos orifícios ou do contorno destes, ao
serem atingidos pelas ondas originadas na fonte, passam a constituir focos emissores
secundários, emitindo em todas as direções.
Fonte
Emissora
Fig. 2-11 Principio de
Huyghens, cada ponto
passa a constituir focos
emissores secundários
“Cada ponto de uma superfície de onda (ou de uma linha de
onda) comporta-se como se fosse origem de novo movimento
ondulatório, com o mesmo período do original.”
Huyghens
Graças ao fenômeno da difração ouvimos uma pessoa que fala num recinto
diferente daquele em que nós encontramos. É possível verificar que a difração depende
do comprimento de onda λ , pois se o valor de λ for reduzido, a onda praticamente não
contorna o obstáculo, porém se o valor de λ for aumentado, a difração irá se
acentuando.
2.7.6 Interferência
Quando dois ou mais movimentos ondulatórios se propagam no mesmo meio,
eles não se modificam mutuamente. A perturbação que se observa em cada ponto desse
meio e em qualquer instante é a soma das perturbações, devido a cada uma das ondas,
28
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
individualmente, no mesmo ponto e no mesmo instante14, chamamos de Superposição
de Ondas Individuais.
Quando os movimentos ondulatórios são de mesma freqüência, a superposição
de ondas determina efeitos típicos e importantes, que chamamos de Interferência de
ondas individuais, exemplo: quando movimentos ondulatórios de freqüência e
amplitude iguais se propagam na mesma direção mas em sentido oposto, eles se
interferem resultando em uma onda estacionária.
Fig. 2-12
Interferência entre
duas fontes
fotografadas por
iluminação
estroboscópica.
Existem várias formas de interferências; vamos analisar algumas destas formas
que podem ocorrer quando duas ondas bidimensionais atingem simultaneamente o
mesmo ponto.
P
S2
F2
S1
Fig. 2-13 Fonte de ondas
bidimensional em
concordância de fase
F1
14 Este é o principio da Independência das Ondas, que nada mais é que uma extensão ao
movimento ondulatório do princípio de Galileu ou da Independência dos Movimentos.
29
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
A Fig. 2-13, representa duas fontes, F1 e F2 , em concordância de fase,
produzindo ondas bidimensionais que atingem o ponto P . Seja S1 o percurso da fonte
F1 até o ponto P , e S 2 o percurso da fonte F2 até o ponto P . A diferença de percurso
é ∆S = S1 − S 2 .
Ao atingir o ponto P , as ondas podem provocar alguns tipos de superposições
(interferências).
1. Interferência construtiva
As ondas ao atingirem o ponto P , estão em concordância de fase. Sendo A1 , a
amplitude da onda produzida pela fonte F1 , A2 a amplitude da onda produzida pela
fonte F2 , e A , a amplitude da onda resultante. Efetuando-se a superposição, o ponto
passa a oscilar com amplitude A = A1 + A2 . Normalmente sabemos a diferença de
percurso e o comprimento de onda, portanto se o número obtido na divisão do percurso
pelo comprimento de onda for um número natural a interferência será construtiva.
∆S
λ
=n
com n = 0,1, 2,3, 4...
(2-19)
2. Interferência destrutiva
As ondas ao atingirem o ponto P , estão em oposição de fase. Pelo principio da
superposição as ondas passam a oscilar com amplitude A = A1 − A2 . Neste caso a
diferença de percurso deve ser a distância entre os pontos que oscilam em oposição de
fase, efetuamos a divisão da diferença de percurso, ∆S , pelo comprimento de onda,
obtendo um quociente de um número natural mais meio.
∆S
λ
= n+
1
2
com n = 0,1, 2,3, 4...
(2-20)
30
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Fig. 2-14 Duas
fonte de ondas
bidimensional
representando
pontos de
interferência
construtiva e
destrutiva
3. Interferência parcial
As ondas chegam ao ponto P , com uma diferença de fase que nem é nula e nem
correspondente às fases opostas, são os pontos intermediários que se situam entre a
superposição destrutiva e a construtiva. Esses pontos terão uma amplitude intermediária,
A1 − A2 < A < A1 + A2 , neste caso a diferença de percurso não obedece a nenhuma das
condições anteriores, n ≠
∆S
λ
≠ n+
1
com n = 0,1, 2,3, 4... .
2
2.8 A unidade padrão de medida do Som
Definida pelo Sistema Internacional como Unidade de uma escala numérica,
cujos valores são dados pelo logaritmo decimal da relação entre o valor considerado de
uma potência e um valor de potência tomado como referência.
Na prática é usado única e exclusivamente o submúltiplo decibel (dB), com o
qual se mede toda grandeza N que pode ser expressa por uma equação do tipo.
A 
N = 10k log  1 
 A2 
(2-21)
na qual A1eA2 são duas grandezas da mesma espécie (pressões, tensões elétricas,
correntes, etc) e k é um número determinado pela correlação matemática entre a
grandeza A e a potência. Por exemplo, a atenuação e a amplificação de uma transmissão
de energia eletromagnética, o nível de pressão sonora, etc.
31
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Pela definição, pode-se notar que o decibel sozinho não é uma grandeza física
absoluta, mas uma transformação de uma relação linear entre duas grandezas da mesma
espécie em uma relação logarítmica.
Entretanto, o decibel pode ser usado para indicar uma grandeza absoluta. Basta
considerar um valor de referência para A1. Se, por exemplo, A1 é igual a 1 miliwatt, o
valor de A2 pode ser calculado a partir do valor em decibéis. Essa especificação de
potência como o valor em decibéis em relação a uma referência de 1 mW é chamada
dBm e é bastante usada em amplificadores de áudio.
Voltando ao amplificador anterior, se, por exemplo, ele tem uma potência
máxima
de
saída
de
100
W,
podemos
especificá-la
em
dBm.
Assim,
 100 
N = 10 log 
 = 50dBm . Ou seja, no amplificador considerado, o ganho de
 0, 001 
potência é 20 dB e a potência máxima é 50 dBm.
E o fator k da fórmula anterior, para que serve e como se determina. Notar que,
por definição, decibel se refere a potências e, no uso de outras grandezas, deve ser usado
um fator que as relacione com a potência. Conforme a fórmula da potência elétrica e a
lei de Ohm, a relação entre a potência e a corrente que circula num resistor é dada por
P = RI 2
(2-22)
E a relação entre duas potências P1 e P2 , dissipadas por este resistor na presença
das correntes I1 e I 2 , é dada por,
P2 I 22
=
P1 I12
(2-23)
E a relação logarítmica é,
  I 2 
 P2 
I 
log   = log   2   = 2 log  2 
  I1  
 P1 
 I1 


(2-24)
Portanto, é lógico supor que k = 2 para corrente elétrica. Pode-se demonstrar que
o mesmo número vale para tensão elétrica e pressão mecânica.
A Fig. 2-15 mostra a curva da função y = log ( x ) . Note a pequena variação
numérica de y em relação à variação de x que é de 0 a 3 para y contra 1 a 1000 para
x . E se a variação de x fosse, por exemplo, 10 vezes, 1 a 10000, a variação de y seria
apenas de 0 a 4. Assim, o logaritmo é uma forma conveniente de expressar variáveis
32
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
cujos valores numéricos se encontram em faixas bastante amplas. Note também,
conforme figura, uma variação de x no início representa uma variação de y y1 ,
indicada em azul. Já a mesma variação de x num valor mais alto corresponde a y2
significativamente menor.
Fig. 2-15 função
y = log x
33
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Capítulo 3
Som
3.1 Introdução
O som que é produzido por uma fonte sonora, estabelece no meio material uma
série de distúrbios mecânicos relacionados entre si. Estes distúrbios, a partir da fonte,
espalham-se através do meio por razões físicas definidas e bem conhecidas. O estudo do
som é pouco explorado pelos pesquisadores da física, um bom exemplo disso é a
pequena parte voltada a este estudo nos currículos.
As ondas sonoras consistem basicamente em movimentos regulares e
sistemáticos das moléculas do meio transmissor, sobreposto ao movimento térmico
dessas moléculas, que se afastam da fonte sonora produzindo em nossos ouvidos efeitos
mecânicos e afetando os nervos sensoriais que são interpretados como som pelo nosso
cérebro. Podemos definir o som de duas formas, uma pela causa, e a outra pelo efeito.
•
Pela causa: É um movimento vibratório organizado das moléculas em
um meio elástico.
•
Pelo efeito: É a sensação auditiva produzida por uma fonte sonora, que
chega até o ouvido por deslocamento de partículas.
Portanto podemos dizer que o som é basicamente o efeito produzido por ondas
mecânicas, longitudinais, tridimensionais capazes de impressionar o ouvido. Porém para
que se produza uma sensação auditiva, a freqüência da onda que chega até o observador
deve estar compreendida entre 20 Hz e 20.000 Hz - Hertz (Hz, significa ciclos por
segundo). Estes limites não são fixo, eles podem variar de indivíduo para indivíduo.
Quando uma onda possui freqüência maior que 20.000 Hz ela é denominada
onda ultra-sônica, porém se menor que 20 Hz, onda infra-sônica, Fig. 3-1.
O som não se propaga no vácuo, ele necessita de um meio material para se
propagar.
Infra-som
Som
Ultra-som
Fig. 3-1 Representação
esquemática dos limites
audíveis.
34
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
3.2 Ondas Sonoras
Ondas sonoras são vibrações longitudinais do meio material, que são
transmitidas com uma velocidade determinada pela propriedade mecânica do próprio
meio de propagação. Em geral, as ondas sonoras têm sua origem em alguma espécie de
vibração mecânica causada por distúrbio no meio.
Para um meio isotrópico15 extenso, as frentes de onda são superfícies esféricas
que se expandem sujeitas as dificuldades que possam encontrar. As ondas sonoras
também apresentam todos os fenômenos característicos de ondas, como: reflexão,
refração, difração, interferência.
3.3 Velocidade de Propagação do Som
Como onda mecânica longitudinal que é, o som necessita de um meio material
para se propagar. Este meio pode ser sólido, líquido ou gasoso podendo se propagar
com velocidades específicas para cada material, (veja item 2.6).
A velocidade de propagação do som nos sólidos é maior que nos líquidos, que
por sua vez é maior que nos gases. Quanto mais próximas as moléculas maior a
velocidade do som no material (veja Tabela 3-1)
Tabela 3-1 Velocidades do Som em Meios Diferentes
Meio
Ar
Ar
Hélio
Hidrogênio
Álcool Metílico
Água
Água
Água do Mar*
Mercúrio
Velocidade
(m/s)
332
343
972
1280
1140
1414
1480
1520
1450
Temperatura
(ºC)
0
20
0
0
25
0
20
0
20
Meio
Borracha
Polietileno
Chumbo
Prata
Cobre
Alumínio
Aço
Granito
Velocidade
(m/s)
54
920
1300
2700
3560
5000
5940
6000
Temperatura
(ºC)
0
0
0
0
0
0
0
0
*a 3,5% de salinidade
Existem outros fatores que afetam a velocidade do som no ar. Um deles é a
umidade. A umidade reduz a densidade do ar seco à mesma temperatura. Assim a
15
Que apresenta a mesma propriedade física em todas as direções.
35
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
velocidade do som aumenta à medida que a umidade aumenta. A altitude também altera
a velocidade do som no ar, pois, em maiores altitudes o ar é menos denso (ar rarefeito).
A velocidade do som dependerá também da intensidade do som. Se as
intensidades forem muito grandes, como nas explosões, a propagação da energia será
feita inicialmente na forma de uma onda de choque, que tem velocidade maior que
aquela das ondas sonoras normais na mesma temperatura e pressão. Quanto mais
violenta a explosão, mais intensa é a onda de choque que a acompanha e maior a sua
velocidade de propagação. À medida que se propaga a onda de choque vai se dissipando
e finalmente se transforma em uma onda sonora normal.
3.4 Qualidades Fisiológicas do Som
A emissão de ondas sonoras por uma fonte sonora pode ocorrer de várias
maneiras. A fonte sonora pode emitir um abalo audível isolado como um tiro de uma
arma de fogo, som conhecido como estampido, ou quando uma fonte sonora vibra
periodicamente, que são conhecidos como sons musicais. Quando a fonte emissora de
som não vibra periodicamente, os sons recebidos pelo observador são considerados
ruído.
A forma como é percebido o som é um critério bastante subjetivo, pois varia de
indivíduo para indivíduo.
As qualidades fisiológicas do som são:
3.4.1 Altura do Som
É a qualidade que nos leva a considerar um som como “grave” ou “agudo”. A
propriedade física que nos permite classificar ou separar um som grave de um agudo é a
freqüência de vibração da fonte sonora. Um som será considerado tanto mais agudo,
quanto maior for sua freqüência, e será considerado tanto mais grave quanto menor for
sua freqüência.
Denomina-se intervalo entre dois sons de freqüências f 2 e f1 , sendo f 2 > f1 , a
relação
36
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
i=
f2
f1
(3-1)
Em decorrência da definição, teremos sempre i ≥ 1 , o intervalo sendo uma razão
entre grandezas da mesma espécie, é uma grandeza adimensional. Quando o intervalo
for igual a 1, ou seja, quando f 2 = f1 , o intervalo recebe o nome de Uníssono. Quando o
intervalo for igual a 2, ou seja, quando f 2 = 2 f1 , ele recebe o nome de intervalo de
oitava, ou seja, um dos sons tem o dobro da freqüência do outro.
3.4.2 Intensidade do Som
A intensidade das ondas foi definida como sendo a potência transmitida por
unidade de área disposta perpendicularmente à direção de propagação, esta definição é
física e não subjetiva. A intensidade subjetiva ou percebida é chamada de sonoridade,
que é a qualidade que nos leva a considerar um som “forte” ou “fraco”.
Para cada freqüência, existe uma intensidade mínima abaixo da qual o
observador não percebe o som. Esta intensidade mínima é chamada de limiar da
sensação auditiva para a freqüência considerada. Por outro lado, existe uma intensidade
na qual a sensação auditiva é acompanhada de uma sensação dolorosa, esta intensidade
é chamada de limiar da sensação dolorosa. O intervalo entre estas duas sensações é
chamado de intervalo de audibilidade.
Podemos perceber que o ouvido humano caracteriza-se como um medidor
acurado. Enquanto os medidores produzidos pelo homem podem medir com boa
sensibilidade, faixas de 103 unidades, o ouvido humano pode detectar sons de
intensidade que diferem por um fator de até 1012.
A intensidade I de uma onda é o quociente entre a energia ∆E que atravessa
uma superfície perpendicular à direção de propagação pela área A da superfície na
unidade de tempo.
I=
∆E
A.∆t
(3-2)
Sendo ∆E , medido em joule, A , medido em m2 e ∆t em segundos, ficando
assim a unidade de I .
I=
J
W
= 2
2
m .s m
(3-3)
37
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
A mínima intensidade física que uma onda sonora deve ter para que seja audível
é aproximadamente 10-12 W/m2. Mas por outro lado se a intensidade exceder 1W/m2 ela
provocara efeitos dolorosos.
O ouvido humano não é excitado linearmente pela intensidade física do som,
assim ao se dobrar a intensidade física de um determinado som, o ouvido distingue um
som mais forte, porém não duas vezes mais intenso. Para se medir a intensidade auditiva
também denominada nível sonoro do som, deve-se utilizar uma escala logarítmica.
Considerando I 0 a menor intensidade física do som audível (limiar da sensação
auditiva), e I , a intensidade do som que se quer medir. Define-se intensidade auditiva
β de um som o expoente a que se deve elevar o número 10, 10 β =
I
. Portanto
I0
podemos escrever.
β = log
I
I0
(3-4)
Onde β é medida em bel, nome dado em homenagem a Alexander Graham Bell
(ver capítulo 1). Geralmente, medimos β em unidade menor, o decibel (dB), sendo
1dB =
1
B.
10
3.4.3 Nível de Intensidade Sonora e Nível de Pressão Sonora
• Nível de Intensidade Sonora
Cientistas ao estudarem os fenômenos relacionados com a intensidade do som,
perceberam que a “sensação” produzida em nosso ouvido, pelo som de uma certa
intensidade I, não varia proporcionalmente a esta intensidade. Um som de intensidade
I 2 = 2 I1 não produz, em nosso ouvido, uma “sensação” duas vezes mais intensa do que
aquela produzida por I1 . Os cientistas verificaram que esta sensação variava com o
logaritmo da intensidade sonora16.
16
Nepomuceno, L. A. e Russo, I. C. P.
38
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Por esta razão, para medir esta característica do nosso ouvido, foi definida uma
grandeza NIS. A unidade mais usada, porém, para a medida de β é o “decibel”,
1dB=0,1B. Assim podemos reescrever a Eq. (3-4) como:
 I 
NIS = 10 log  
 I0 
(3-5)
onde I é a intensidade da onda sonora e I0 é uma intensidade de referência: I0 = 10-12
W/m2 (veja item 3.4.2), e NIS é o nível de intensidade sonora cuja unidade é o dB (ver
item 2.8). Observe, então, que:
I 
Se I = I 0 , temos NIS = 10 log  0  = 10 log1 ⇒ NIS = 0 dB
 I 0 
10I 
Se I = 10I 0 , temos NIS = 10 log  0  = 10 log10 ⇒ NIS = 10 dB
 I 0 
100I 
0
Se I = 100I 0 , temos NIS = 10 log 
 = 10 log100 ⇒ NIS = 2 0 dB
 I 0 
1000I 
0
Se I = 1000I 0 , temos NIS = 10 log 
 = 10 log1000 ⇒ NIS = 3 0 dB e assim,
 I 0 
sucessivamente. Observe que quando multiplicamos a intensidade de uma onda sonora
por 10, adicionamos 10 dB ao nível de som.
Logo, o som, cujo nível sonoro é de 1B possui intensidade ( I ) 10 vezes maior
do que o som de intensidade I 0 , o de nível sonoro 2B, possui intensidade ( I ) 100 vezes
maior do que I 0 etc.
Tabela 3-2 Níveis sonoros de alguns sons típicos
Tipo de Som
Limiar da audição
Sussurro das folhas
Murmúrio (a 1m)
Rua sem tráfego
Conversação normal (a 1m)
Tráfego pesado
Metrô (a 2 m)
Limiar doloroso
Decolagem de jato (a 50 m)
NIS (dB)
0
10
20
40
60
80
90
120
140
Na Tabela 3-2 apresentamos o nível de intensidade sonora de alguns sons. Os
sons de grande intensidade, de maneira geral, são desagradáveis ao ouvido humano e,
como mostra a Tabela 3-2, quando atingem uma intensidade próxima de 120 dB,
começam a produzir sensações dolorosas.
39
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
• Nível de pressão sonora
Os fenômenos relacionados com a sensação auditiva podem também ser
definidos alternativamente em termos do Nível de Pressão Sonora, dado por
P
NPS = 20 log  
 P0 
(3-6)
onde NPS é o nível de pressão sonora e P0 é o padrão de referência que equivale à
menor diferença de pressão sonora audível e cujo valor é P0 = 20x10-6 Pa. A unidade de
NPS é também dada em dB (ver item 2.8). Os sons de grande intensidade, de uma
maneira geral, são desagradáveis ao ouvido humano e quando atingem uma intensidade
próxima de 120 dB, começam a produzir sensações dolorosas (veja Tabela 4-1). A
intensidade de energia sonora é também equivalente a:
P2
I=
Z
(3-7)
ou seja, o quadrado da pressão sonora dividido pela impedância característica Z do meio
no qual o som se propaga, que é definida como: Z = ρ v , onde ρ é a densidade do meio
e v a velocidade de propagação do som no meio. Se tomarmos uma pressão sonora de
referência P0 equivalente a I0 teremos:
I0 =
P02
Z
(3-8)
 P2 / Z 
Substituindo as Eqs. (3-7) e (3-8) na Eq. (3-6) obtemos: NPS = 10 log 

 P0 / Z 
 P 2 
P
ou seja: NPS = 10 log    e finalmente: NPS = 20 log  
 P0 
 P0  
3.4.4 Timbre
É a qualidade que permite ao ouvido diferenciar sons de mesma altura e
intensidade, emitidos por fontes diferentes. Uma mesma nota musical tocada por um
violão e por um piano produz sensações diferentes. Isto é devido à forma da onda que é
emitida pelo instrumento.
Em geral o som emitido por instrumentos é complexo. Ao dedilhar as cordas de
um violão produz vibrações nestas cordas; porém ela esta presa ao corpo do
40
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
instrumento, que se põem a vibrar juntamente com a corda, resultando na superposição
do som fundamental com sons secundários emitidos pelos instrumentos, (ver item
2.7.6).
Quando as freqüências dos sons secundários são múltiplos da freqüência do som
fundamental, os sons secundários são chamados de harmônicos do som fundamental. O
timbre de um som depende do número e da intensidade dos harmônicos que
acompanham o som fundamental, mas não depende da defasagem entre os harmônicos e
o som fundamental.
3.5 Velocidade de Mach
Quando um objeto se move na atmosfera, ele gera ondas de pressão esféricas,
ondas essas que se propagam com a velocidade das ondas sonoras. Em particular, as
cristas das ondas geradas pelo objeto ficam tão mais próximas umas das outras à frente
do objeto e tão mais afastadas atrás dele quanto maior for a velocidade do objeto em
relação à atmosfera.
Se a velocidade do objeto estiver próxima da velocidade das ondas sonoras, as
cristas à frente se sobrepõem, formando uma crista única, de amplitude maior do que a
amplitude das ondas originais. Assim, à frente do objeto, a pressão atmosférica fica bem
maior do que o seu valor normal.
Fig. 3-2 Ondas sonoras
nas quais cristas à frente
se sobrepõem formando
uma crista única de
amplitude maior do que a
amplitude das ondas
originais, quanto maior a
velocidade mais fácil
torna romper a barreira
do som
Quando o objeto se move à velocidade das ondas sonoras, a crista única passa a
ter uma amplitude muito grande e recebe o nome de onda de choque. No caso de um
avião, cada ponto de sua superfície externa se comporta como uma fonte de ondas de
pressão e quando a velocidade do avião se aproxima da velocidade das ondas sonoras,
41
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
começam a se formar ondas de choque sobre as asas e perto do nariz. Isso representa um
grande obstáculo ao vôo já que aparecem problemas estruturais e de pilotagem, além de
uma grande resistência ao avanço do avião devido a grande pressão do ar a sua frente.
Todas essas dificuldades constituem o que se costuma chamar de barreira do som.
A razão entre a velocidade de um objeto e a velocidade das ondas sonoras é o
número de Mach (M), nome dado em homenagem a Ernest Mach, cientista e filósofo
Austríaco, estudioso de balística.
As velocidades para as quais M < 1 são chamadas subsônicas e velocidades
para as quais M > 1 são chamadas supersônicas. As dificuldades ao vôo apontadas
acima ficam bastante reduzidas para velocidades tais que M > 1, 2 porque, nessas
velocidades, as ondas de choque aparecem destacadas do avião, um pouco a sua frente.
3.6 Efeito Doppler
Quando uma fonte sonora ou seu receptor estão se movendo ocorre uma
alteração aparente na freqüência percebida do som que é denominada Efeito Doppler.
Suponhamos que uma fonte A emite 100 frentes de ondas por segundo. Um
observador B perceberá a passagem de 100 frentes de ondas a cada segundo.
Entretanto, se o observador se move na direção da fonte, o número de ondas que ele
encontra a cada segundo aumenta proporcionalmente à sua velocidade e a freqüência
aparente será dada por:
f = fA
v + v0
v
(3-9)
onde f A é a freqüência da fonte, v0 a velocidade do observador, e v a velocidade do
som. Assim a freqüência aparentemente aumenta enquanto o observador se move em
direção à fonte. Quando o observador passa pela fonte, a freqüência cai abruptamente, já
que ele passa a se afastar da fonte, nesse caso, v0 deve ser subtraída de v .
42
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Fig. 3-3 Ondas
sonoras sendo
produzidas em
f A enquanto o
fA
B
observador, B ,
se movimenta
em direção a
fonte
O mesmo efeito ocorre se a fonte estiver em movimento, como no caso de uma
ambulância que passa com a sirene ligada por um observador. A Fig. 3-4 mostra que as
ondas produzidas se assemelham a esfera cujos centros se deslocam na direção do
movimento da fonte.
fA
B
Fig. 3-4 Ondas sonoras
sendo produzidas em
f A enquanto a própria
fonte se movimenta em
direção ao
Observador, B
Neste caso a freqüência aparente será:
f = fA
v
v − vA
(3-10)
3.7 Análise dos Sons e Qualidades de um Tom
Se vibramos uma corda no ponto médio, este ponto será um ventre de deslocamento e portanto não existirão os segundo, quarto, sexto, etc., harmônicos de
frequências 2 f1 , 4 f1 , 6 f1 etc. Suponhamos que o ponto médio de uma corda de
comprimento l é erguido de uma distância h e depois solto. O deslocamento y de
qualquer ponto x da corda no instante t , pela "análise de Fourier", é igual a:
43
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
y=
8h 
π 2 
sen
πx
l
cos
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
π vt 1
l0
3π x
3π vt 1
5π x
5π vt 1
7π x
7π vt

− sen
+ sen
− sen
+ ...  (3-11)
cos
cos
cos
9
l
l
25
l
l
49
l
l

onde v é a velocidade da onda na corda.
O período T1 do som fundamental é dado pela equação:
2π =
π vT1
l
ou T1 =
2l
v
(3-12)
e sua frequência, f1 é:
f1 =
1 v
=
T1 2l
(3-13)
Vemos, assim que as frequências dos harmónicos pares 2 f1 , 4 f1 , 6 f1 etc., estão
ausentes e que as amplitudes dos harmónicos ímpares decrescem na razão do quadrado
dos números ímpares, isto é,
1 1 1 1
, , ,
etc.
9 25 49 81
Fourier mostrou, em 1807, que qualquer função periódica pode ser expressa
como a soma de certo número de funções seno e coseno com amplitudes apropriadas.
Por esta análise de Fourier é possível decompor uma forma da onda complexa em seus
componentes harmônicos. Este modo de analisar é de grande importância em quase
todos os ramos da física. O primeiro trabalho de Fourier foi na análise da propagação de
ondas de calor em várias substâncias.
Como outro exemplo do uso da análise de Fourier, consideremos a forma real da
onda, de uma nota produzida por um violino, sob certa condição. A forma da onda
resultante, do tom produzido, pode ser registrada por meios mecânicos, usado por
Miller17, ou por meios elétricos, usando um microfone, amplificador e osciloscópio. Esta
forma de onda composta pode, pois, ser analisada em suas ondas componentes, por uma
máquina conhecida como “analisador harmônico”. Se é conhecida a equação da forma da
onda composta, pode-se fazer uma análise matemática; senão, faz-se por tentativas, um
processo de adivinhação com um analisador harmônico.
Analiticamente, esperamos que um tom musical possa ser representado pela soma
de um certo número de tons simples e que estes tenham frequências que são múltiplos de
um tom fundamental. Este fato é verificado fisicamente pelo uso de registradores
mecânicos ou osciloscópios e, até certo ponto, mesmo por ouvidos treinados.
17
Miller, D.C.
44
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Bata violentamente a tecla vizinha ao C mais grave do piano, ponha o pé no pedal
de sustentação e ouça com cuidado à medida que o som vai morrendo. Você poderá ouvir
o C próximo mais agudo, G acima daquele e depois C, E, G, B, . . . estes tons fracos de
múltiplos de freqüências bem definidos são chamados harmônicos ou tons parciais do tom
fundamental que foi tocado. É a presença de harmônicos que nos permite distinguir um
C agudo da flauta do de um violino ou outro instrumento musical produzindo o mesmo
tom agudo C. A distinção entre sons musicais que nos possibilitam identificar sua origem
chama-se qualidade da nota. Assim, podemos dizer que a qualidade de uma nota musical
é determinada pelas amplitudes relativas e freqüências de seus tons parciais harmônicos.
45
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Capítulo 4
Poluição Sonora
4.1 Poluição Sonora
É bem sabido que as ondas eletromagnéticas (como os raios X, raios gama, raios
ultravioleta, etc.) sob certas condições podem causar danos à saúde do homem. Além
das ondas eletromagnéticas as ondas sonoras também podem causar mal-estar ou afetar
a saúde do homem de forma física ou psicológica (Apêndice B.2). O som é transmitido
por ondas de pressão através do ar ao viajar de um objeto em vibração até a orelha de
um ouvinte como já vimos no Capítulo 3.
As ondas de pressão podem ser produzidas em qualquer material que tenha
elasticidade. O som consiste, portanto, em ondas de pressão em um meio elástico.
Quanto maior a pressão mais intenso é o som. O som ao atingir o ouvido de uma pessoa
causa uma variação de pressão no ouvido desta pessoa. Quando o som se torna
indesejável ele é classificado como barulho. Essa definição de barulho, como “som
indesejável”, incorpora dois elementos inseparáveis do barulho: preferência opinativa
(indesejável) e o fenômeno físico (som). A diferença fundamental entre barulho e som é
o aspecto “indesejado”. A classificação do barulho é, portanto, subjetiva. O que é
música para uma pessoa pode ser barulho para outra.
O barulho é citado como um dos principais condicionantes que afetam o
rendimento no trabalho. Considera-se o barulho um estímulo auditivo que não contém
informações úteis para a tarefa em execução e que tem incomodado os humanos há muitos
anos18. A primeira referência escrita sobre o efeito do barulho foi feita por Plínio, o Velho,
cerca de 600 a.C, deixando em sua obra Naturalis historia referências ao ensurdecimento
18 Alguns livros textos utilizam a palavra “ruído” para definir “som indesejável”. No entanto a
definição de ruído é: “ruído é uma oscilação acústica aperiódica originada da soma de várias
oscilações audíveis com diferentes freqüências”, logo, não é necessariamente um som
indesejável. Tal confusão surge pelo fato que no inglês a palavra noise é a única disponível,
significando tanto ruído quanto barulho conforme a sua contextualização. Existem, no entanto,
várias línguas que permitem diferenciar as terminologias ruído e barulho. Na língua francesa,
por exemplo, a palavra barulho é traduzida por bruit e ruído por rumeur, enquanto que no
alemão barulho é lärm e ruído geräusch. Já que na língua portuguesa também existem duas
palavras para designar conceitos diferentes não há porque utilizar uma única palavra para duas
significações diferentes.
46
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
de pessoas que viviam perto da catarata do Nilo, relacionando exposição a barulho e surdez.
No final do século XVII, Bernardino Ramazzini, descreve em seu livro sobre as doenças
dos trabalhadores um capítulo das enfermidades dos trabalhadores em bronze,
descrevendo a surdez nos bronzistas.
No século XX, com o avanço tecnológico, a introdução do rádio, do
amplificador, aparecimento do automóvel e desenvolvimento da aviação militar, houve
um aumento do barulho na zona urbana. A partir dos anos 50, aconteceu o crescimento
descontrolado da industrialização. Algumas pesquisas indicam que o barulho que nos rodeia
duplica a cada dez anos.
No Brasil o primeiro trabalho sobre perda auditiva induzida por barulho foi
publicado em 1938 pelo médico otorrinolaringologista Waldemir Salem observando a
audição de pilotos da aviação militar ou civil, não chegando ao parecer de surdez profissional
nestes trabalhadores.
O barulho é um dos agentes ocupacionais mais encontrados nos ambientes de trabalho
e a perda auditiva é uma das doenças mais freqüentes entre os trabalhadores, decorrente
de uma exposição repetida durante anos de um barulho de intensidade excessiva.
Na sociedade moderna o barulho intenso está presente em vários setores de
trabalho e mesmo em locais de lazer. A literatura mostra a existência de graus variáveis de
perda auditiva em trabalhadores da indústria, não referindo o mesmo para os
trabalhadores que atuam em ambientes de lazer.
O barulho age sobre o organismo humano de várias maneiras, prejudicando não
só o funcionamento do aparelho auditivo como comprometendo a atividade física, fisiológica e
mental do indivíduo a ele exposto. Graves prejuízos podem advir para a audição e a saúde em
geral de milhares de pessoas, em conseqüência da poluição acústica pêlos ruídos excessivos
dos grandes centros urbanos.
Um indivíduo é exposto ao risco de uma perda auditiva quando o tempo de
exposição diário na jornada de 8 horas ultrapassar o limite de barulho proposto com a
NR-15 da Portaria 3.214/78 do Ministério do Trabalho, (ver Tabela 4-2).
Foi comprovado que os barulhos podem provocar distúrbios nervosos, neurose,
insônia, perda da audição, ansiedade e desvio da atenção. O sono pode ser afetado pelo
barulho mesmo quando a pessoa não acorda, ficando o indivíduo com uma sensação de
uma “noite mal dormida”. O barulho também diminui a eficiência de um indivíduo no
trabalho. Inúmeros testes realizados mostraram que as taxas de acidentes e a
47
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
produtividade geralmente podem melhorar quando se diminuem os níveis de barulho.
Outros testes demonstraram que os habitantes rurais têm audição mais apurada que os
habitantes urbanos, o que leva a crer que o excessivo barulho urbano realmente
prejudica a audição. Sabe-se ainda que os efeitos dos barulhos podem ser acumulativos.
Deve ser enfatizado, no entanto, que os barulhos afetam cada pessoa de uma forma:
diferentes indivíduos expostos aos mesmos barulhos podem não mostrar as mesmas
reações.
Devido aos vários efeitos nocivos que os barulhos podem trazer ao ser humano,
sejam fisiológicos ou psicológicos, torna-se, então, muito importante o seu
monitoramento e controle. A perda da audição é uma das maiores justificativas para
controlar o barulho.
Um padrão de avaliação do barulho (no nível de fenômeno físico – som) é a
determinação do nível de intensidade sonora. Através do levantamento do nível sonoro
é possível identificar as fontes primárias de barulho. Apesar do barulho possuir um
caráter subjetivo, existe um limite fisiológico máximo, em torno de 120 dB, acima do
qual a onda sonora provoca sensação de dor (veja Tabela 4-2). Devemos ressaltar,
porém, que variando a freqüência, a intensidade do som é suportada de maneira
variável, visto que a sensibilidade do ouvido varia com a freqüência do som (veja o item
4-4).
Em função disto, o limite de sensação de dor depende não só da intensidade do
som, mas também de sua freqüência. Com freqüências baixas (0 a 350 Hz), sons de até
120 dB são suportados relativamente bem, e na faixa de 1.500 a 4.000 Hz, as emissões
sonoras não devem ultrapassar 80 dB.
Exposições prolongadas acima de 120 dB (na faixa de 1.500 a 4.000 Hz) podem
provocar distúrbios nervosos, insônia e até mesmo a perda auditiva. O nível de pressão
sonora recomendável depende do tipo de atividade que será realizada (veja Tabela 4-1).
Ambientes em que se desenvolverão tarefas que exigem grande concentração mental
devem ser mais silenciosos que aqueles em que irão se desenvolver atividades de
concentração menor.
48
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Tabela 4-1 Níveis de Pressão Sonora Recomendáveis
Tipo de Atividade
Quartos para dormir
Trabalho que exige concentração permanente
Clínicas de repouso
NPS (dB)
25-30
25-45
45-55
Trabalho que envolve baixa concentração
Salas de estar
50-60
45-65
Deve ser notado que como o barulho é em parte devido à preferência opinativa,
som com níveis de intensidades sonoras menores que 80 dB podem ser classificados
como barulhos se forem desagradáveis ao ouvinte.
Um fator agravante ao barulho é quando a fonte sonora não pode ser eliminada.
Neste caso o indivíduo se sente indefeso em relação ao barulho e o som se torna
extremamente irritante. Exemplos seriam o rádio ou os latidos do cachorro do vizinho,
gritos de crianças na rua, o barulho do trânsito.
Levantamentos de perturbação para a avaliação do barulho (quanto à preferência
opinativa – indesejável) consistem em entrevistas com os habitantes da comunidade
para determinar os barulhos que eles consideram perturbadores e, se possível,
estabelecer os graus de aborrecimento. Uma forma de se estabelecer padrões de barulho
seria, por exemplo, verificar a interferência funcional do barulho nas atividades de uma
pessoa.
Sabe-se que os barulhos associados a situações desagradáveis perturbam mais
que os barulhos sem associações, como por exemplo, a broca de um dentista, o som de
uma sirene de ambulância. Verifica-se também que um barulho inesperado quando um
indivíduo realiza uma determinada atividade é mais perturbador que um barulho
esperado, como por exemplo, um indivíduo que tenta dormir e é acordado à noite por
um caminhão de coleta de lixo.
4.2 Conceitos e Classificação dos Barulhos
Todos os sons têm o potencial de serem descritos como barulhos. Basicamente, a
classificação do ruído é subjetiva e sua distinção se refere ao fato deste ser ou não
desejável. Para um jovem, a música proveniente de um conjunto de rock, associada
49
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
freqüentemente à excessiva intensidade, é sinônima de prazer, vibração, enquanto que
para outro pode não passar de barulho.
O barulho afeta adversamente o bem estar físico e mental das pessoas, sendo
que, diariamente, milhares de trabalhadores são expostos a ele, como é o caso de
aeronautas, aeroviários, ferroviários, dentistas, gráficos, ferramenteiros, marceneiros,
mecânicos,
metalúrgicos,
militares,
motoristas,
metroviários,
operadores
de
perfuratrizes, serralheiros, tecelões, operários da construção civil, telefonistas, etc.
Entretanto, o habitante das grandes cidades vive imerso numa atmosfera de
barulhos, mesmo durante o sono, com os quais parece estar acostumado: tráfego,
buzinas, alarmes contra roubos, escapamentos, motores envenenados, algazarras, etc.
Por mais estranho que possa parecer, este verdadeiro “bombardeio sonoro” não o
abandona, nem quando procuram distraírem-se em festas, discotecas, cinemas, teatros,
espetáculos musicais, uma vez que a sociedade moderna se esqueceu do controle de
volume dos sistemas de amplificação, tanto individuais como fones de ouvido,
brinquedos sonoros infantis, quanto coletivos.
De acordo com a norma ISO 2204/1973 (“International Standard Organization”),
os barulhos podem ser classificados, segundo o seu nível de intensidade, em:
•
Contínuo estacionário - Barulho com variações de níveis desprezíveis
durante o período de observação.
•
Contínuo não estacionário - Barulho cujo nível varia significativamente
durante o período de observação.
•
Contínuo flutuante - Barulho cujo nível varia continuamente de um valor
apreciável durante o período de observação.
•
Barulho intermitente - Barulho cujo nível cai ao valor de fundo (barulho de
fundo) várias vezes durante o período de observação, sendo o tempo em que permanece
em valor constante acima do valor da ordem de segundos ou mais, podendo, para fins
desta norma, ser assumido como contínuo, tendo-se em vista a sua avaliação.
•
Barulho de impacto - O barulho de impacto é um fenômeno acústico
associado a explosões e é considerado um dos tipos de barulhos mais nocivos à audição,
com intensidades que variam de 100 dB a 140 dB. Acima de 140 dB é denominado de
barulho impulsivo.
50
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
4.3 Medição e Controle de Barulho
As medições sonoras permitem análises precisas dos componentes de
freqüência, intensidade e duração, atributos físicos indispensáveis para o processo de
determinação da nocividade de um barulho. Além disso, é importante saber qual a
dosagem de pressão sonora que um indivíduo acumula durante sua jornada de trabalho
em ambientes adversos.
Na medição do barulho são empregados, basicamente, dois tipos de medidores
de nível de pressão sonora, conhecidos como decibelímetros e dosímetros. Tais
medidores são constituídos por um sistema onde o microfone é a peça vital, aliado a um
amplificador e um indicador de nível.
O circuito de medição desses instrumentos pode ter respostas lentas ou rápidas.
As lentas são empregadas em medições de barulhos cujo nível varia excessivamente,
obtendo-se, então, um valor médio.
Os limites de tolerância para barulhos contínuos e intermitentes são
determinados com o uso deste tipo de medidor. A resposta rápida é empregada para
barulho contínuo de nível constante ou para determinar valores externos de barulho
intermitente.
Quando o barulho é de impacto ou impulsivo o circuito de medição deve ser
específico, não devendo ser usados circuitos comuns para respostas lentas e rápidas.
Os dosímetros são recomendáveis quando é necessário avaliar a exposição individual do
trabalhador a níveis elevados de barulho, durante sua jornada trabalho, veja Fig. 4-1.
Fig. 4-1 Dosímetro
Dosímetro, mede e armazena a energia sonora com o passar do tempo. Pode ser
usado no bolso, como mostrado na Fig. 4-1, ou no cinto com o microfone posicionado
no ombro do funcionário.
51
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Na medição do barulho existem várias escalas padronizadas internacionalmente,
denominadas de circuitos de compensação A, B e C, designadas para reproduzirem a
audibilidade em função da freqüência sonora. Pelo fato do ouvido não responder
linearmente ao espectro de freqüências, o medidor de nível sonoro procura, através
desses circuitos, reproduzirem o comportamento auditivo humano em relação a níveis
de intensidade, respectivamente, de 40, 70 e 100 dB a 1.000 Hz.
O Circuito A é o mais utilizado na medição de ruídos contínuos e intermitentes
em ambientes de trabalho, pois mede o volume percebido pelo ouvido humano, com
ênfase nas freqüências altas. Já o circuito C é empregado nas medidas de ruído de
impacto, por ser um circuito de resposta mais linear.
Fig. 4-1a Dosímetro
Fig. 4-1b decibelímetro
Uma exposição contínua a ruídos superiores a 85 dBA, (dBA quando a medida e
feita no circuito A), pode causar perdas permanentes de audição e, acima deste nível,
um aumento de apenas 5 dB implica na redução do tempo de exposição ao ruído pela
metade, conforme mostra a Tabela 4-2.
52
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Tabela 4-2 Limites de tolerância para barulho contínuo ou intermitente
NPS (dB)
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
98
100
102
104
105
106
108
110
112
114
115
Máxima Exposição Diária Permissível
8h
7h
6h
5h
4 h 30 min
4h
3 h 30 min
3h
2 h 40 min
2 h 15 min
2h
1 h 45 min
1 h 15 min
1h
45 min
35 min
30 min
25 min
20 min
15 min
10 min
8 min
7 min
Na Tabela 4-3 mostramos os principais barulhos a que estamos expostos e seus
respectivos níveis médios de intensidade em dBA. Estes valores são apenas
aproximados, podendo ser mais ou menos elevados. Além disso, não constam somente
os barulhos ocupacionais, mas alguns que fazem parte de atividades de lazer: uso de
fones de ouvido, danceterias, motos, carros de corrida, rock, orquestra, sem mencionar
alguns brinquedos infantis, cujos níveis de intensidade podem atingir 128 dBA, como o
do revólver (chaveiro), corneta de futebol (123 dBA), bombinhas (121 dBA).
53
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Tabela 4-3 - Barulhos e seus valores médios de intensidade em dBA
Nível subjetivo
Descrição
Nível de intensidade
Pressão
Energia
Pascal
W/cm2
dBA
Muito
Silencioso
Silencioso
Tranqüilo
Moderado
Barulhento
Câmara anecoica
Limiar de Audibilidade normal.
Respiração normal, deserto,
Região polar sem ventos.
Movimento de folhas nas árvores, estúdio de
gravação, sussurro.
20
Noite no campo, quarto de dormir.
30
Sala de aula ideal, escritório ideal, ruídos
caseiros, conversa telefônica, torneira
gotejante.
40
Escritório calmo, restaurante calmo.
50
10-11
Conversação entre vários indivíduos, escritório
movimentado, canto de pássaros.
60
10-10
Rádio, TV em volume médio, máquina de
escrever, choro de criança rua de médio
movimento.
Auto-estrada, grito, escritório muito
barulhento, dentro de automóvel em alta
velocidade, caminhão diesel.
0
20µ
10
200µ
0,002
10-16
10-15
10-14
10-13
10-12
0,02
10-9
70
80
0,2
10-8
Zona de Perigo - Nocividade Auditiva.
Barulhento
Muito
Barulhento
Estrondo
Fábricas, orquestra sinfônica, Aspirador de pó,
liquidificador.
Indústria mecânica, cortador de grama,
fundição, tecelagem, marcenaria, discoteca
fones de ouvido em volume máximo.
10-7
90
100
Trem de metrô, sirene, buzina de carro,
conjunto de rock.
110
Motocicleta, carro de corrida, limiar de
desconforto.
120
Perfuratriz, martelo pneumático.
limiar da dor auditiva
130
140
Decolagem de avião a jato, Tiro de revolver.
150
2
10-6
10-5
20
200
10-4
10-3
10-2
10-1
4.4 Sensibilidade do Ouvido Humano
Existe um valor mínimo do nível de pressão sonora capaz de sensibilizar o
aparelho auditivo. Este valor mínimo depende da freqüência do som, como mostra a
Fig. 4-2, variando levemente também de uma pessoa para outra. Para uma freqüência
aproximada de 1.000 Hz e para um ouvido normal, este limite mínimo foi definido
54
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
como 0 dB. Verificou-se também que as freqüências audíveis estão aproximadamente
entre 16 e 20.000 Hz.
140
120
LIMIAR DA DOR
NPS (dB)
100
80
Fig. 4-2
NPS
mínimo
LIMIAR DA AUDIÇÃO
60
REGIÃO DA FALA
40
20
0
31,25 62,5 125
250
500
1k
2k
4k
8k
16 k
FREQÜÊNCIA (Hz)
A curva inferior na Fig. 4-2 indica o nível de pressão sonora mínimo com que
um som pode ser sentido para uma pessoa com audição normal. Abaixo desta curva
encontra-se a região não audível. Nota-se pela figura que a sensibilidade do ouvido
humano é maior para freqüências compreendidas entre 1.000 e 5.000 Hz. A curva
superior indica o limiar de dor. Níveis de pressão sonora acima desta curva podem
trazer sérios problemas à audição (ver Apêndice B.2). A figura mostra também a região
principal da fala compreendida entre 300 e 4.000 Hz, com níveis de pressão sonora
variando de 40 a 70 dB.
Para a obtenção da curva do limiar da audição mostrada na Fig. 4-2, devem ser
feitos testes com várias pessoas jovens (entre 18 e 25 anos) com audição normal
fazendo uma média dos valores obtidos do NPS mínimo capaz de sensibilizar o ouvido
para cada freqüência respectiva.
Deve ser feita uma média porque os valores variam levemente de um indivíduo
para outro. A Fig. 4-2 representa, portanto, a média da população17.
Um audiograma é a representação gráfica do limiar auditivo em função da
freqüência, em intervalos de oitavas ou meias-oitavas, de freqüências entre 125 Hz e
17
. Sivian, I. J. Santos,T. M. M. e Russo, I. C. P. Davis, H. Davis e Silverman, S. R.
55
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
8.000 Hz. O audiograma é obtido através de procedimentos realizados por um
profissional habilitado da área de audição. O limiar auditivo deverá ser medido
individualmente para cada orelha apresentando ao paciente uma série de tons puros,
verificando o som mais fraco que o paciente pode ouvir. Podem ser constatados três
níveis principais: o limiar auditivo (que se refere aos sons mais fracos que podem ser
ouvidos), o nível mais confortável (que se refere à melhor percepção da fala pelo
indivíduo em teste) e o limiar do desconforto (que se refere aos níveis em que o som
trás incômodo ao indivíduo em teste).
(b) perda auditiva
(a) audição normal
FREQÜÊNCIA (Hz)
FREQÜÊNCIA (Hz)
125
250
500
1k
2k
4k
8k
-10
0
0
10
10
20
20
30
30
40
40
50
50
dB
dB
-10
60
125
250
500
1k
2k
4k
8k
60
70
70
80
80
90
90
100
100
110
110
120
120
ORELHA DIREITA
ORELHA ESQUERDA
ORELHA DIREITA
ORELHA ESQUERDA
Fig. 4-3 Audiograma de dois indivíduos: (a) um
com audição considerada normal e (b) outro
com perda auditiva considerável.
Para representar a redução na sensibilidade auditiva o audiograma apresenta
apenas o nível de pressão sonora adicional, em relação à média da população,
necessário para sensibilizar o ouvido de um paciente. Contudo, a audição de um
paciente será considerada normal quando o seu limiar de audição estiver até 20 dB
56
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
acima da curva do limiar da audição mostrada na Fig. 4-2. Dois exemplos de
audiogramas são mostrados na Fig. 4-3: (a) um paciente com audição normal e (b) um
paciente com perda auditiva.
Existem duas definições de grande importância no estudo da percepção auditiva.
São elas:
- Loudness: é a sensação subjetiva de intensidade.
- Pitch: é sensação subjetiva de freqüência.
Tanto o loudness quanto o pitch são aspectos psicológicos do som, pois tratam
da avaliação que um indivíduo faz de um som, referindo-se à escuta direta da
intensidade e da freqüência avaliadas por respostas discriminatórias de um indivíduo
com audição normal.
A fim de tornar quantitativa a medida do loudness foi criada uma unidade
conhecida como fone (ou fon), que é a sensação de intensidade (medida em decibéis)
produzida por um tom de 1.000 Hz a partir de curvas isofônicas, ou seja, curvas de igual
audiabilidade, determinadas através de experimentos18 , veja Fig. 4-4. Note pela figura
que quanto mais se aumenta a intensidade, as curvas isofônicas tendem a se achatarem.
Fig. 4-4
Curvas
isofônicas
Através de testes com pacientes, verificou-se que um aumento de 10 dB no nível
de pressão sonora de um som correspondia aproximadamente a dobrar o loudness. Com
isto criou-se uma nova unidade, o sone. Por definição 1 sone equivale a 40 fones. O
sone é uma forma prática para se medir proporções de loudness.
18
Fletcher , H. e Munson, W. A. Fletcher , H.
57
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
4.5 Redução e Prevenção da Poluição Sonora
Podemos mencionar quatro medidas principais para a redução do barulho:
1. Eliminação da fonte sonora causadora do barulho;
2. Isolamento da fonte sonora;
3. Construção de fontes sonoras que produzam menos barulhos;
4. Proteção contra os barulhos.
É óbvio que a medida 1 é a mais eficaz, porém, nem sempre é possível eliminar
a fonte causadora do barulho. Neste caso devemos adotar uma ou mais de uma das
formas alternativas de 2 a 4.
A isolação do barulho pode ser feita de duas formas: temporal e espacial. Como
medidas de caráter temporal podemos citar: desvio do trânsito somente à noite,
diminuição de entregas noturnas, proibição do uso à noite de aparelhos na construção
civil, reescalonamento das coletas de lixo de madrugada. Quanto às medidas espaciais
um determinado aparelho que produz barulho em um ambiente pode ser colocado longe
do ouvinte, os aeroportos poderiam ser construídos em locais distantes do centro
urbano, e o tráfego aéreo em direções pré-determinadas reduziria a poluição sonora nas
localidades próximas ao aeroporto.
A modificação na estrutura de aparelhos barulhentos também pode reduzir o
barulho produzido por eles. Correias de transmissão causam menos barulho que
engrenagens, e mancais causam menos barulho que rolamentos. Máquinas de rotação
geralmente são mais silenciosas que máquinas a pistão. Painéis trepidantes podem ser
fixados em estruturas com enchimentos macios de forma a eliminar ou pelo menos
aliviar a trepidação. O barulho produzido pelo atrito de veículos em movimento com o
ar pode ser reduzido através de uma mudança na aerodinâmica dos veículos e a inclusão
de silenciadores nos escapamentos também diminuiria em muito o barulho produzido
pelos veículos. Os veículos movidos por energia elétrica são bem mais silenciosos que
os tradicionais veículos a combustão. Vias em traçado elevado ou rebaixado também
ajudariam em muito o barulho de ruas movimentadas
Se, apesar de tudo, não for possível modificar o equipamento barulhento,
podemos utilizar blindagens acústicas. A blindagem acústica pode ser colocada
diretamente na máquina ou como uma proteção entre o aparelho e o ouvinte. Caso isto
não possa ser feito, o ouvinte deve ser colocado em um recinto fechado. Um bom
58
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
exemplo de blindagem é a utilização de vegetações densas como fileiras de árvores ao
longo de uma rodovia eliminando boa parte dos barulhos.
Em casas ou edifícios, o fechamento de portas e janelas reduz em até 10 dB a
intensidade sonora dos barulhos. A utilização de janelas com vidro grosso ou vidro
duplo e paredes mais espessas aumentam significativamente a proteção contra barulhos
externos. Em ambientes em que são necessárias divisões de salas, deve-se usar técnicas
de construção que não permitam que as paredes entrem em ressonância com o som,
contribuindo, por conseguinte para a diminuição de barulhos internos.
Uma técnica que também pode ser usada em algumas circunstâncias para a
diminuição de barulho interno é o mascaramento do som. Esta técnica é utilizada em
fábricas e mercados onde os barulhos operacionais são “disfarçados” com uma música
de fundo.
Em ambientes de trabalho deverá ser observado o “Limite de Tolerância
Sonora”, que é o nível de pressão sonora máxima relacionada com o tempo de
exposição do trabalhador que não causará dano à sua saúde, durante a sua vida laboral.
A Tabela 4-2 mostra os limites impostos pelo Ministério do Trabalho (Norma
Regulamentadora 15).
As leituras deverão ser feitas próximas ao ouvido do trabalhador com um
decibelímetro, um aparelho que mede o nível de pressão sonora em decibéis. Entende-se
por Barulho Contínuo ou Intermitente, para os fins de aplicação de Limites de
Tolerância, o barulho que não seja barulho de impacto (barulho de impacto é aquele que
apresenta picos de energia acústica de duração inferior a um segundo, a intervalos
superiores a um segundo). As atividades ou operações que exponham os trabalhadores a
níveis de barulho, contínuo ou intermitente, superiores a 115 dB, sem proteção
adequada, oferecerão risco grave e iminente.
Os índices de poluição sonora aceitáveis estão determinados de acordo com a
zona e horário segundo as normas da ABNT, nº.151 conforme as zonas os níveis de
decibéis máximos estabelecidos e permitidos nos períodos diurnos e noturnos.
59
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Tabela 4-4 Índices de Poluição Sonora Aceitáveis pela ABNT Nº 151
Área
Zona de hospitais
Zona residencial urbana
Centro da cidade (negócios,
comércio, administração).
Área predominantemente
industrial
Período
Decibéis (dB)
Diurno
Noturno
Diurno
Noturno
45
40
55
50
Diurno
65
Noturno
60
Diurno
70
Noturno
65
Em ambientes de trabalho, onde existem excessos de barulho, deve ser elaborado
um programa de diminuição do barulho. Para avaliar a exposição individual do
trabalhador a níveis elevados de barulho, durante sua jornada de trabalho, deve-se
utilizar o dosímetro o qual é um aparelho que registra os níveis de intensidade sonora
com o transcorrer do tempo. Caso a eliminação dos barulhos seja impossível os
empregados devem utilizar EPI. e realizar testes regulares de audição e avaliação
audiométrica. Considera-se EPI, todo dispositivo ou produto, (ver item 4.9.3), de uso
individual utilizado pelo trabalhador, destinado à proteção de riscos suscetíveis de
ameaçar a sua segurança e saúde no trabalho. Uma eficiente proteção do indivíduo
contra a poluição sonora só será possível adaptando-se o limite superior de intensidade
de som à sua exposição diária durante toda sua vida.
4.6 Perda Auditiva
A perda da audição pode ter muitas causas. Entre elas, o sistema mecânico que
transmite as pressões do tímpano para os centros nervosos pode estar com defeito. Uma
segunda categoria é a perda perceptiva (neural), o que significa que células nervosas não
conseguem mais transmitir a sensação de pressão do ouvido interno para o cérebro. A
terceira categoria é a perda funcional: um indivíduo não tem deficiência física, mas, por
motivos psicológicos, não consegue fazer com que o cérebro perceba os sinais. Em
linguagem vulgar, ele está “fora de sintonia”. Destas três categorias, o barulho
60
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
excessivo afeta somente a segunda categoria, a perda perceptiva ou neural, causando
atrofia nas células nervosas.
A perda auditiva acarreta uma deficiência na inteligibilidade da fala. Uma
especial atenção deve ser dada às crianças, pois a deficiência auditiva pode acarretar
dificuldade ou até mesmo a impossibilidade do aprendizado da linguagem e
dificuldades escolares. É bem sabido que a quase totalidade dos indivíduos mudos não
possuem problema no aparelho fonador, mas sim no aparelho auditivo.
A perda auditiva pode ocorrer em qualquer região do ouvido, podendo ser
dividida em duas classes: perda condutiva e perda neurossensorial. Quando a perda
auditiva ocorre na orelha externa ou média ela é denominada perda condutiva e quando
a perda auditiva ocorre na orelha interna ela é denominada perda neurossensorial.
4.6.1 Perda Condutiva
A perda condutiva é uma denominação genérica para designar a diminuição da
audição devida a uma patologia no ouvido externo ou médio. Pode ser uma infecção na
orelha média, uma lesão no meato acústico, na membrana timpânica, nos três ossículos,
na tuba auditiva, ou lesões múltiplas em mais de uma destas áreas. Uma lesão em uma
destas regiões causa um mau funcionamento do órgão dificultando a transmissão do
som para o ouvido interno. Entre as patologias condutivas mais comuns podemos citar:
obstrução por cera, disfunção da tuba auditiva, (ver Apêndice B.2), otites médias e
otosclerose. As perdas condutivas podem atingir todas as freqüências.
A superfície interna do meato acústico contém glândulas que secretam cera. A
cera é uma secreção de cor amarela ou marrom. Esta secreção mantém a umidade do
meato acústico dificultando a entrada de objetos estranhos. A cera tende a migrar para o
exterior do meato acústico e quando tomados os devidos cuidados com a higiene ela não
irá interferir na audição. O acúmulo excessivo de cera pode bloquear o meato acústico
ocasionando perda auditiva leve, zumbido e até mesmo tonturas. Neste caso a pessoa
deve procurar um especialista (um otorrino) para a remoção da cera.
Uma das causas mais comuns de problemas no ouvido médio é a disfunção da
tuba auditiva (ou trompa de Eustáquio) que tem como função ventilar o ouvido médio e
igualar a pressão em ambos os lados da membrana timpânica. A otosclerose é um
crescimento ósseo excessivo ao redor da janela oval e do estribo. Progressivamente, o
61
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
estribo se fixa na janela oval, ocasionando uma perda condutiva. A otosclerose é
hereditária e atinge em 80% dos casos as duas orelhas. A correção pode ser feita
utilizando aparelho auditivo ou através de cirurgia. A Fig. 4-5 mostra o audiograma de
um paciente com otosclerose na orelha esquerda.
F R E Q Ü Ê N C IA (H z)
250
500
1 K
2 K
4 K
8 K
0
10
Fig. 4-5 mostra o
audiograma de um
paciente com
otosclerose na
orelha esquerda
20
dB
30
40
50
60
70
80
O R E LH A D IR E ITA
O R E LH A E S Q U E R D A
4.6.2 Perda Neurossensorial
A perda neurossensorial é devida a lesões nas células sensoriais da cóclea ou nas
fibras dos nervos auditivos, ou em ambos. A perda neurossensorial pode ser devida a
um trauma acústico, presbiacusia, seqüela de outras doenças, uso de drogas, ou de
origem congênita hereditária ou genética. O principal motivo de perda neurossensorial é
a redução da sensibilidade das células receptoras da cóclea. Entre as principais
conseqüências da perda neurossensorial podemos citar: perda do discernimento de
freqüências, sensação anormal do aumento da intensidade sonora, redução da faixa
dinâmica19. A redução da faixa dinâmica e do discernimento de freqüências afeta
diretamente na percepção da fala.
Um tipo de perda que ocorre na orelha interna devido principalmente a
exposições prolongadas a barulhos intensos ou por exposições rápidas e abruptas é a
19
Faixa dinâmica é a região entre o limiar auditivo e o limiar de desconforto.
62
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
rampa em ski. Este tipo de perda recebe este nome porque o seu audiograma tem o
formato que lembra uma rampa de ski como mostrado na Fig. 4-6. Neste tipo de perda
auditiva existe uma grande perda em freqüências mais altas, enquanto que em
freqüências mais baixas praticamente não há perda apreciável.
A sensibilidade auditiva sofre uma diminuição gradativa após os 18 anos,
tornando-se bem perceptível ao redor dos 60 anos. O tipo de perda auditiva mais
comum é a presbiacusia que é a perda auditiva induzida pela idade causada pelo
desgaste natural das células ciliadas.
FREQÜÊNCIA (Hz)
250
500
1k
2k
4k
6k
0
10
20
30
40
dB
50
60
Fig. 4-6 Uma
rampa de ski
70
80
90
100
110
120
A presbiacusia é mais comum nos homens que nas mulheres dependendo muito
em particular do indivíduo: alguns apresentam os sintomas com 50 anos, outros com 60
anos e existem ainda aqueles que nunca chegam a ter este tipo de problema auditivo. Na
Fig. 4-7 é mostrada separadamente para homens e mulheres a perda de sensibilidade
auditiva com a idade para grupos de pacientes de três idades: 40, 60 e 80 anos. Note
pelos audiogramas da Fig. 4-7 que em freqüências altas a presbiacusia assume uma
configuração de rampa nos homens e configurações mais planas nas mulheres.
Ainda quanto à perda neurossensorial devemos destacar a Síndrome de Ménière,
uma doença de origem desconhecida e que afeta a fisiologia dos líquidos da orelha
interna, mais especificamente a endolinfa. A Síndrome de Ménière se caracteriza por
63
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
crises periódicas que se iniciam com o aumento da pressão intra-auricular seguidas de
zumbido e vertigem.
(b) 60 anos
(a) 40 anos
(c) 80 anos
FREQÜÊNCIA(Hz)
dB
250
500
1k
2k
4k
8k
250
500
1k
2k
4k
250
8k
0
0
0
10
10
10
20
20
20
30
30
30
40
40
40
50
50
50
60
60
60
70
70
70
80
80
80
500
1k
2k
4k
8k
MULHERES
HOMENS
Fig. 4-7 Audiogramas para grupos de pessoas de três idades: (a) 40 anos,
(b) 60 anos, (c) 80 anos.
4.7 Aparelhos Auditivos
Na maioria dos casos a perda auditiva não é reversível. A utilização de aparelhos
auditivos pode ser, então, uma solução. Os aparelhos auditivos são dispositivos que
amplificam os sons na faixa de freqüência em que houve a perda auditiva. Os aparelhos
auditivos são mais utilizados em perdas neurossensoriais. No entanto ele é também
utilizado em perdas condutivas quando uma cirurgia corretiva não é recomendável. Os
aparelhos auditivos são compostos basicamente dos seguintes componentes: bateria,
bobina de indução, microfone, amplificador e receptor. Os modelos de aparelhos
auditivos mais comuns disponíveis são:
• Aparelho de bolso: com o formato e o tamanho aproximado de um
maço de cigarros pode ser usado no bolso de uma camisa com os fones
conectando o aparelho à orelha do indivíduo. Atualmente este tipo de
aparelho só é usado por pacientes com perda auditiva extremamente
elevada.
64
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
•
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
BAHA: significa aparelho auditivo embutido no osso (da acrossemia do
inglês: Bone Anchored Hearing Aids). Este tipo de aparelho é utilizado no
caso de perdas auditivas severas, sendo inserido por cirurgia na mastóide do
paciente. Constitui-se de um anel de titânio (material facilmente assimilado
pelo organismo) com um pequeno vibrador, conduzindo sons para a orelha
interna através do osso.
• Aparelho retroauricular: este tipo de aparelho é o mais utilizado
atualmente, sendo encaixado atrás do pavilhão auricular do usuário. O
microfone se situa no lado de trás ou no topo do aparelho, sendo o som
direcionado ao meato acústico por um tubo e um molde que se encaixa
anatomicamente na orelha do usuário.
•
Aparelho intra-canal: neste aparelho todos os componentes necessários estão
em um molde que é adaptável à concha do pavilhão auricular.
•
Aparelho micro canal: este tipo de aparelho é colocado de um a dois
milímetros dentro do meato acústico do paciente, existindo um fio conectado
ao aparelho para a sua retirada.
A vantagem do aparelho micro canal e do intra-canal é que o som é
captado na posição natural do pavilhão auricular.A impressão do meato acústico
deve ser tomada para a fabricação da concha dos aparelhos micro canais e intracanais e do molde dos aparelhos retroauriculares. Para se tirar a impressão do
meato acústico o médico injeta silicone no ouvido do paciente.
4.8 Efeitos do Ruído na Audição e no Organismo
Nossos ouvidos são dotados de mecanismos protetores que alteram a
sensibilidade auditiva durante e após a estimulação acústica. Sofremos a ação de um
fenômeno descrito como mascaramento, (ver item 4.5), toda vez que a percepção de um
som é diminuída em presença de um barulho de maior intensidade que encubra este
som. Se nossa sensibilidade auditiva é reduzida durante a apresentação de um estímulo
sonoro intenso e duradouro (ver Apêndice B.2), dizemos que houve adaptação auditiva.
65
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Quando, porém, isto ocorre após a cessação do estímulo, entramos em fadiga auditiva,
também chamada de mudança temporária no limiar.
Os efeitos do ruído na audição podem ser divididos entre três categorias,
segundo Melnick (1985):
•
Mudança temporária no limiar (TTS - “Temporary Threshold Shift”);
•
Trauma acústico;
•
Mudança permanente no limiar (PTS - “Permanent Threshold Shift”)
também chamada Perda auditiva Induzida pelo Ruído (PAIR).
A mudança temporária no limiar (TTS) ou fadiga auditiva é uma diminuição
gradual da sensibilidade auditiva com o tempo de exposição a um barulho contínuo e
intenso. Tal redução no limiar auditivo é um fenômeno temporário, já que este volta ao
normal após um período de repouso auditivo. Ruídos de baixa freqüência não produzem
tanta fadiga auditiva quando os de alta freqüência, principalmente na faixa de 2.000 a
6.000Hz em intensidades entre 60 a 80 dBA. A maior parte do TTS tende a ser
recuperada nas primeiras duas a três horas após cessada a estimulação sonora.
A expressão trauma acústico deve estar restrita somente aos efeitos da exposição
única a um barulho de grande intensidade, proveniente de uma explosão, isto é, ruídos
de impacto ou impulsivos, considerados os mais nocivos ao ouvido humano, por
produzirem lesões mecânicas irreversíveis na cóclea.
Caracteriza-se por uma perda auditiva súbita neuro-sensorial, podendo ser uni ou
bilateral, com queda audiométrica acentuada, na faixa de freqüências entre 3.000 a
6.000 Hz .
A mudança permanente no limiar (PTS) ou perda auditiva induzida pelo ruído
(PAIR) ou perda auditiva ocupacional é decorrente de um acúmulo de exposições a
barulho, normalmente diárias, que são repetidas constantemente, por um período de
muitos anos. Em geral, a PAIR desenvolve-se lenta e gradualmente, em decorrência de
exposição a ruídos contínuos ou intermitentes.
Em sua fase inicial, a perda auditiva pode ser temporária, acompanhada de
sensação de ouvido tampado, abafamento auditivo e zumbidos, isto é, barulhos
subjetivos no ouvido.
Posteriormente, o limiar auditivo não se recupera mais, dando lugar a uma perda
auditiva neuro-sensorial bilateral mais acentuada para as altas freqüências (acima de
66
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
3.000 Hz), o que leva a dificuldades de compreensão de fala, principalmente em
presença de ruído ambiental e intolerância a sons intensos (recrutamento), já que lesa as
células ciliadas do ouvido interno.
É importante lembrar que os efeitos do ruído na audição sofrem influência direta
de alguns fatores, tais como intensidade e freqüência do barulho, tempo e local de
exposição, além da susceptibilidade individual.
Tabela 4-5 Impacto de Barulhos na Saúde
Volume
Até 50 dB
Acima de 50 dB
De 55 a 65 dB
De 65 a 70 dB
(início das epidemias
de ruído)
Acima de 70
Reação
Efeitos Negativos
Exemplos de Locais
Confortável (limite da
Nenhum
Rua sem tráfego.
OMS)
O organismo humano começa a sofrer impactos do ruído.
Diminui o poder de
concentração e
A pessoa fica em estado
Agência bancária
prejudica a
de alerta, não relaxa
produtividade no
trabalho intelectual.
Aumenta o nível de
cortisona no sangue,
diminuindo a resistência
imunológica. Induz a
liberação de endorfina,
O organismo reage para
tornando o organismo
Bar ou restaurante
tentar se adequar ao
dependente. É por isso
ambiente, minando as
lotado
que muitas pessoas só
defesas
conseguem dormir em
locais silenciosos com o
rádio ou TV ligada.
Aumenta a concentração
de colesterol no sangue.
O organismo fica sujeito
Aumentam os riscos de
Praça de alimentação
a estresse degenerativo
enfarte, infecções, entre em shopping centers
além de abalar a saúde
outras doenças sérias
Ruas de tráfego intenso.
mental
Obs.: O quadro mostra barulhos inseridos no cotidiano das pessoas. Ruídos eventuais alcançam
volumes mais alto. Um trio elétrico, por exemplo, chega facilmente a 130 dB(A), o que pode
provocar perda auditiva induzida, temporária ou permanente.
Os efeitos não auditivos do barulho também merecem destaque, pois
alterações no organismo como um todo já foram observadas, indo desde ações sobre os
aparelhos circulatório, digestivo, muscular, sobre o metabolismo, sistema nervoso, até
interferência no sono, diminuição do rendimento no trabalho, distúrbios de equilíbrio,
problemas psicológicos, dores de cabeça; mudanças repentinas de humor e ansiedade.
67
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
4.9 Estudos que estão sendo feitos com o Som em Plantas e Animais
Segundo os Estudiosos do assunto, as maiores dificuldades de adaptação dos
animais ao cativeiro, decorrem principalmente do barulho artificial das grandes cidades
já que quase todo zoológico fica na zona urbana. Por outro lado, comprova-se que nos
locais de muito barulho é mais acentuada a presença de ratos e baratas, agentes
potenciais de transmissão de doenças.
As vibrações sonoras produzidas por motores de avião provocam a mudança de
postura das aves e diminuição de sua produtividade.
Pesquisadores dos EUA, estudando os efeitos do barulho sobre as plantas,
fizeram uma experiência com as do gênero Coleus, possuidoras de grandes folhas
coloridas e flores azuis. Doze dessas plantas, submetidas continuamente ao barulho de
100 dB, após seis dias apresentaram a redução de 47% em seu crescimento por causa,
segundo os cientistas, da estridência persistente, que as fez perder grande quantidade de
água através das folhas.
4.10 Medidas Preventivas
4.10.1 Com relação ao Meio
Algumas empresas, conscientes de sua responsabilidade para com a saúde de
seus funcionários, já desenvolvem, com sucesso, os chamados Programas de
Conservação Auditiva, os quais incluem, desde a monitorização da exposição ao
barulho, controles administrativos e de engenharia, isto é, controle do ruído na fonte, até
a realização de exames audiométricos periódicos, indicação de equipamentos de
proteção individual (EPI), educação, treinamento e motivação do pessoal envolvido no
programa. Os objetivos de um programa desta natureza visam beneficiar tanto a
empresa quanto o trabalhador, através da prevenção da PAIR e conseqüente redução do
custo com despesas médicas e ações trabalhistas.
As medidas preventivas com relação ao meio, isto é, o controle de barulho na
fonte, são fundamentalmente medidas de engenharia, as quais são definidas como
qualquer modificação ou substituição de equipamentos ou relativas à alteração da fonte
68
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
sonora ou no caminho de transmissão do barulho, que reduzam os níveis deste para
proteção do trabalhador. Os controles de engenharia mais freqüentes envolvem:
•
Redução ou eliminação do barulho na fonte - Instalando abafadores.
•
Interrupção do caminho de transmissão do barulho - Construindo barreiras.
•
Redução da reverberação - Usando materiais absorventes.
•
Redução da vibração estrutural - Substituindo engrenagens por correias ou
borrachas e lubrificando adequadamente o maquinário.
•
Redução por distanciamento - Levando a fonte produtora para local distante
do ponto onde o barulho é desejável.
Além das medidas de engenharia, controles administrativos são necessários a
fim de alterar as escalas de trabalho dos funcionários, realizando operações ruidosas em
horários nos quais poucas pessoas se encontram no local, desde que estas sejam
protegidas com o uso de equipamento de proteção individual. Este tipo de medida
preventiva constitui o isolamento da fonte protetora de barulho no tempo.
4.10.2 Com Relação ao Homem
Dentro do programa de conservação auditiva, as medidas preventivas com
relação ao homem desempenham, juntamente com as de engenharia e administrativas,
um papel decisivo para o sucesso deste.
Tais medidas devem envolver os vários profissionais que trabalham na
empresa, isto é, diretores, gerentes, funcionários de todos os níveis, engenheiros de
segurança, médicos do trabalho, fonoaudiólogos, auxiliares de enfermagem e constam,
basicamente, de:
•
Avaliações
audiométricas
periódicas:
avaliações
audiométricas
pré-
admissionais, revisões periódicas anuais e pós-demissionais, a fim de avaliar a audição
dos funcionários, preferencialmente em condições ideais, isto é, em cabines acústicas,
com o uso de audiômetro calibrado e realizado por fonoaudiólogos, no próprio local de
trabalho ou em clínicas especializadas.
•
Fornecimento de equipamento de proteção individual (EPI): a proteção do
ouvido é indispensável para todos aqueles que se expõem a barulhos superiores a 85
dBA, conforme a legislação trabalhista vigente no país. Assim sendo devem ser
oferecidos protetores auriculares, que podem ser; desde circum-aurais (fones), capacetes
69
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
com fones protetores, até intra-aurais (plugs de inserção de vários materiais). O tipo
mais adequado de protetor a ser empregado irá variar de acordo com as características
do barulho e do ambiente de trabalho do indivíduo. O importante é que ele seja
efetivamente utilizado pelo funcionário, como mostram as Fig. 4-8 e 4-9.
•
Educação e treinamento do funcionário: não basta controlar a audição e
fornecer EPI para os funcionários; é necessário educá-los e motivá-los a fim de que
compreendam a importância de sua participação ativa no programa, para que o objetivo
primordial possa ser alcançado, ou seja, proteger a audição do indivíduo exposto ao
barulho. Muitas vezes, quando não é dada a importância a esta etapa, o programa não é
bem sucedido.
4.10.3 Equipamentos de proteção individual (EPI) Protetores auriculares
Fig. 4-8 Fones circum-aurais, Elmo ou
capacete com fones
Todos aqueles envolvidos no programa de conservação devem conhecer a
importância da audição e as implicações psico-sociais e de trabalho das perdas auditivas
induzidas pelo ruído; devem ser instruídos com relação ao uso do EPI, principalmente
quanto à higiene na manipulação de protetores de inserção auricular; a fim de evitarem
afecções de ouvido externo; devem conscientizar-se da participação de cada elemento
da empresa no cumprimento das normas exigidas para seu perfeito funcionamento.
70
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Fig. 4-9 Plugs de inserção
intra-aurais
O controle do ruído não ocupacional, contudo, depende de todos nós nos
engajarmos numa campanha de redução do controle de volume dos equipamentos
sonoros coletivos ou individuais, a fim de que o ouvido possa ser respeitado em sua
excelência, além de estarmos, assim, contribuindo para melhorar nossa própria
qualidade de vida, tão ameaçada pelos vários tipos de poluição ambiental e sonora.
71
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Capítulo 5
Medidas da Poluição Sonora na Cidade de Goiânia
5.1 Pesquisa
A Fig. 5-1 mostra o NPS médio medido em seis pontos da região central da
cidade de Goiânia em diferentes horários. As medidas foram coletadas com medidores
de nível sonoro situados na calçada, mantendo-se uma distância de 20 metros de
esquinas e cruzamentos de avenidas e colocadas a uma altura de aproximadamente 1,70
metros do solo. Foram realizadas medidas de 10 em 10 minutos das 06 h até às 19 h e
30 min, em seis diferentes locais da região central da cidade, sendo representados os
resultados médios para cada instante na Fig. 5-1.
96
94
MEDIDO
MÉDIA
92
90
88
86
NPS (dB)
84
Fig. 5-1 mostra o
NPS medido em
seis pontos da
região central da
cidade de Goiânia
em diferentes
horários.
82
80
78
76
74
72
70
68
66
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
HORÁRIO
Estes valores médios foram obtidos da seguinte forma: para um determinado
horário somamos os níveis de pressão sonora de cada diferente local e dividimos pelo
número de locais. Foram escolhidos seis locais da região central com as mesmas
características: comércios intensos com grande trânsito de veículos e de pedestres. As
medições foram feitas de segunda a sexta-feira evitando-se dias anormais como
feriados, vésperas de feriados, eventos, convenções, passeatas, carreatas etc. O valor
médio diário é encontrado em aproximadamente 82.5 dB.
72
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
A Fig. 5-2 mostra o NPS medido em um bairro estritamente residencial com
pouco trânsito de veículos, em diferentes períodos do dia. Observamos da Fig. 5-2 que,
diferentemente da região central, não encontramos valores de nível de pressão sonora
acima de 86 dB.
88
86
MEDIDO
MÉDIA
84
82
80
Fig. 5-2 mostra o
NPS medido em um
bairro residencial da
cidade de Goiânia
em diferentes
horários.
NPS (dB)
78
76
74
72
70
68
66
64
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
HORÁRIO
O valor médio diário encontrado para este bairro residencial: 76.3 dB. Este valor
é cerca de 11% menor que o valor médio encontrado na região central, onde o
movimento do trânsito é bem mais intenso.
A curva cheia da Fig. 5-3 é uma curva ajustada aos pontos medidos e
apresentados na Fig. 5-1. Notamos claramente que existem pontos de máximo e mínimo
intercalados. São três pontos de máximo e três pontos de mínimo.
Os pontos de máximo estão situados entre as seguintes faixas horárias:
•
1º ponto: entre 8 h e 8 h e 30 min;
•
2º ponto: entre 12 h e 30 min e 13 h e 30 min;
•
3º ponto: entre 18 h e 19 h.
Os pontos de mínimo localizam-se nas faixas:
•
1º ponto: entre 6 h e 6 h 30 min;
•
2º ponto: entre 10 h e 10 h 45 min;
•
3º ponto: entre 14 h 30 min e 15 h 30 min.
73
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Os pontos de máximo estão relacionados ao maior movimento no trânsito
constituindo no horário em que as pessoas estão indo para o trabalho, entre 8 h e 8 h 30
min, voltando do trabalho entre 18 h e 19h e o horário de almoço, entre 12 h 30 min e
13 h 30 min. Os pontos de mínimo nas curvas referem-se aos horários de maior
NPS (dB)
“calmaria” no trânsito.
94
92
90
88
86
84
82
80
78
76
74
72
70
68
66
94
92
90
88
86
84
82
80
82.5 dB
78
76
74
76.3 dB
72
70
68
66
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fig. 5-3 curva
ajustada aos
pontos medidos
e apresentados
na Fig. 5-1
HORÁRIO
Estes resultados nos mostram que o movimento no trânsito é um fator dominante
no nível de pressão sonora medido, visto que estes pontos de máximo/mínimo
coincidem com os horários de maior/menor movimento do trânsito de veículos. Apesar
de não mostrarmos aqui os resultados individuais de todos os seis locais escolhidos da
região central da cidade de Goiânia, observamos que todos eles apresentaram
individualmente o mesmo comportamento da curva cheia mostrada na Fig. 5-3, com
praticamente os mesmos níveis de pressão sonora. As Fig. 5-1 e 5-2 indicam os valores
médios diários obtidos de 82.5 dB para a região central e de 76.3 dB para o bairro
residencial.
Foi medido também o nível de pressão sonora em onze das principais bibliotecas
da cidade de Goiânia: Universidade Salgado Oliveira – UNIVERSO, Universidade
Federal de Goiás – UFG, Universidade Católica de Goiás – UCG, Universidade Paulista
– UNIP, Universidade Estadual de Goiás - UEG-Goiânia, Faculdade Anhanguera,
Faculdade ALFA, Faculdade Padrão, Biblioteca Municipal Marieta Teles Machado,
Biblioteca Municipal Cora Coralina, e Biblioteca do SESC.
74
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Os valores médios encontrados são apresentados na Tabela 5-1. Estas medidas
foram realizadas durante o período matutino e vespertino, e tomando como resultado
final o valor médio delas. Salientamos que infelizmente algumas faculdades particulares
não permitiram a entrada em sua biblioteca para a medição do nível de pressão sonora.
Tabela 5-1 Níveis de Pressão Sonoras medidos em Bibliotecas
Bibliotecas
NPS (dBA)
Bibl. (1)
63,1
Bibl. (2)
66,0
Bibl. (3)
64,0
Bibl. (4)
79,2
Bibl. (5)
75,4
Bibl. (6)
78,4
Bibl. (7)
81,8
Bibl. (8)
76,3
Bibl. (9)
78,7
Bibl. (10)
68,8
Bibl. (11)
65,5
Os resultados médios do nível de pressão sonora encontrados nas bibliotecas
foram menores que os medidos na rua, porém, as bibliotecas deveriam apresentar
valores ainda mais baixos que os obtidos, visto que, nestes ambientes, que exigem um
maior grau de concentração, não é recomendável encontrar valores acima de 60 dB.
Verificou-se ainda que os maiores índices do nível de pressão sonora foram obtidos nas
bibliotecas situadas nas universidades próximas a rodovias de grande movimento.
Acreditamos que o motivo disto é que praticamente todo o som procedente do trânsito
da rodovia penetra no ambiente devido à falta de obstáculos entre a fonte sonora e a
biblioteca.
A fim de se verificar a subjetividade do barulho, foi realizada também uma
entrevista com 500 pessoas, distribuídas igualmente entre as classes sociais A, B, C e D,
a fim de se descobrir qual o barulho que mais a incomodava. O resultado da entrevista é
mostrado na Tabela 5-2.
75
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
A primeira coluna mostra o causador do barulho e a segunda coluna a
percentagem de pessoas que deram esta resposta. A Fig. 5-4, em consonância com a
Tabela 5-2, mostra graficamente esta distribuição.
Tabela 5-2 – Barulhos mais perturbadores
Barulho
Percentagem
Trânsito urbanos(a)
26%
Volume intenso de som(b)
22%
Telefone(c)
13%
(d)
Conversa em voz intensa
10%
Eletrodomésticos (e)
10%
Máquinas(f)
6%
Animais domésticos(g)
5%
Avião(h)
3%
Outros(i)
5%
(b)
Rádio e TV; (e)liquidificador, ar condicionado, panela de
pressão, geladeira despertador, espremedor de frutas;
(f)
máquina de costura, britadeira, betoneira, bomba de
cisterna, furadeira, lixadeira, outros; (g)cachorro,
passarinho, insetos; (i)estouro de foguete, bater de porta,
campainha, sirene de escola, martelo apito, alarme de
carro.
10%
(d)
10%
(e)
6%
(f)
5%
(g)
3%
(h)
13%
(c)
(i)
(b)
22%
5%
Fig. 5-4 Gráfico da
pesquisa de qual
barulho é o que mais
incomoda
(a)
26%
76
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
5.2 Objetivos que podem ser realizados para a melhoria
A medida mais drástica para a redução do barulho seria a eliminação da fonte
sonora causadora dele. Mas isto nem sempre é possível. Formas alternativas seriam: a
construção de fontes sonoras que produzissem menos barulhos, o isolamento da fonte
sonora e proteger-nos melhor contra os barulhos20.
A isolação pode ocorrer de forma temporal e geográfica. O trânsito pode ser
desviado somente à noite, diminuição de entregas noturnas, proibição do uso de
aparelhos na construção à noite, reescalonamento das coletas de lixo de madrugada. Um
determinado aparelho que produz um barulho em um ambiente de trabalho ou
residencial pode ser colocado longe do ouvinte. Os aeroportos deveriam ser construídos
somente em locais longe do centro urbano, e o tráfego aéreo em direções prédeterminadas reduziria a poluição sonora nas localidades próximas ao aeroporto.
O barulho de ruas movimentadas pode ser reduzido por meio de vias em traçado
elevado ou rebaixado. Uma vegetação densa destinada à proteção acústica eliminaria
também boa parte dos barulhos. Fileiras de árvores ao longo de uma rodovia poderiam
desempenhar essa função. No transporte urbano, o uso mais intenso de veículos com
tração elétrica, reduziria sensivelmente o nível de poluição sonora.
Modificações nos aparelhos barulhentos também trazem uma redução do barulho
por eles produzido. Correias de transmissão causam menos barulhos que engrenagens, e
mancais causam menos barulho que rolamentos. Máquinas de rotação geralmente são
mais silenciosas que máquinas a pistão. Painéis trepidantes podem ser fixados em
estruturas com enchimentos de espuma de forma a aliviar a trepidação. A estrutura
aerodinâmica dos veículos poderia ser reprojetada de forma a eliminar o barulho
produzido pelo atrito do veículo em movimento com o ar (é bem sabido que a maior
parte do barulho produzido por um veículo em alta velocidade não é procedente do
motor, mas sim, da produção de ondas sonoras devido a seu atrito com o ar). A inclusão
obrigatória de silenciadores nos escapamentos seria, também, uma outra medida de
grande validade, apesar de já existir lei para isto.
20
Günter, F. e Dowling, A. P.
77
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Se não for possível modificar o equipamento barulhento, pode-se colocar uma
blindagem acústica na máquina ou uma proteção entre o aparelho e o ouvinte. Como
último recurso o ouvinte poderia ser colocado num recinto fechado.
Nos ambientes residenciais, casas ou edifícios, os barulhos podem ser reduzidos
em até 10 dB simplesmente fechando as portas e janelas. A utilização de janelas com
vidro grosso ou vidro duplo, paredes mais espessas de concreto ou de alvenaria
aumentam ainda mais a proteção contra barulhos externos. Para divisões internas de
ambiente, o uso de técnicas de construção que não permitam que as paredes entrem em
ressonância com o som, vibrando como unidade única, contribui para diminuir os
barulhos internos.
Uma técnica que também pode ser usada em algumas circunstâncias é o
“mascaramento do som” (ver item 4.5). Por exemplo, em fábricas e mercados os
barulhos operacionais são “disfarçados” com uma música de fundo.
Em ambientes de trabalho onde existe excesso de barulho, deve ser elaborado
um programa de diminuição do mesmo. Para avaliar a exposição individual do
trabalhador a níveis elevados de barulho, durante sua jornada de trabalho, deve-se
utilizar o dosímetro (ver item 4.3), o qual é um aparelho que registra os níveis de
intensidade sonora com o transcorrer do tempo. Caso a eliminação dos barulhos seja
impossível os empregados devem realizar testes regulares de audição, avaliação
audiométrica e durante o trabalho utilizar EPI, (ver item 4.10.3).
De forma geral uma eficiente proteção do indivíduo contra a poluição sonora só
será possível adaptando-se o limite superior de intensidade de som às diferentes etapas
de sua vida diária.
Com relação ao levantamento sonoro um dos objetivos principais é a
identificação das fontes primárias de barulho. No caso da cidade de Goiânia fica claro
que a principal fonte primária de barulho é o trânsito de veículos automotores.
Destacamos que o som pode ser um estímulo enganador. Ele é invisível e
envolve forças físicas triviais, fisicamente, porém, as suas conseqüências completas são
ainda desconhecidas. Em nosso mundo atual, agitado e dominado pela correria do dia a
dia, a preservação de um pouco de silêncio torna-se preciosa, e o controle rigoroso da
produção de barulho transforma-se num ingrediente necessário para uma melhor
qualidade de vida.
78
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
O levantamento sonoro além de servir como oportunidade de treinamento para o
pessoal que mais tarde estará trabalhando na fiscalização, fornece uma base factual para
decisões futuras. Que fique claro que os resultados dependerão dos hábitos dos
moradores e das características e peculiaridades de cada cidade.
79
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Capítulo 6
Educação Ambiental
6.1 Algumas Observações sobre o Ensino de Acústica
Estaria fora da realidade fazer recomendações sobre como organizar um curso
interdisciplinar sobre o ensino de acústica e educação ambiental com ênfase em poluição
sonora. A principal razão está na constituição quase imprevisível de uma turma formada
por estudantes interessados e que se habilitassem a fazer esse curso com as suas
formações bem diferentes e o amplo interesse. Supondo que esse curso seja aberto a todo
o corpo discente da universidade, e de preferência as áreas de Música, Psicologia, Ciências
humanas em geral, Comunicações de massa e engenharia, Física e Matemática.
A dificuldade mais geral é tornar o curso igualmente interessante, útil e facilmente
compreensível para todos. Isso impõe três exigências gerais:
•
Minimizar o uso da matemática e fazer de modo a não ridicularizar a apresentação
do assunto aos olhos dos estudantes de engenharia e ciências exatas, usando o curso
para mostrar a esses estudantes explicitamente como ensinar ciência sem matemática.
•
Explicar tudo desde o princípio, tanto um assunto de física, psicofísica quanto de
música, educação ambiental, poluição sonora, ondulatória etc, mas fazê-lo de modo a
não parecer condescendente com os respectivos especialistas. Usar o curso para
mostrar explicitamente aos especialistas como apresentar resumos abrangentes e
concisos de tópicos de suas próprias áreas.
•
Realizar experimentos e demonstrações em aula e promover testes, ensaios e
problemas que sejam significativos a educação ambiental, conduzidos de tal modo que o
estudante possa responder o seguinte questionário sem hesitar: o que eu aprendi
presenciando essas demonstrações, realizando esses experimentos, ou resolvendo esses
problemas. Nos experimentos não permitir que os estudantes assistam a medições bobas
ou as façam apenas por fazê-las, mostrar a eles como as magnitudes se relacionam umas
com as outras na natureza, como elas se modificam umas em relação às outras e como
estão conectadas por meio de relações físicas de causa-e-efeito. Nos problemas, não
deixe que eles apenas resolvam equações, mais uma vez, mostre como uma determinada
relação liga uma ou mais quantidades dinamicamente em toda uma gama de variabilidade,
80
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
induza-os a um sentimento intuitivo das relações quantitativas entre as magnitudes, mostre a eles como as relações matemáticas podem ser usadas para prever o comportamento
de um sistema. Nos testes, leve-os a pensarem intuitivamente, mas respondendo com
precisão científica.
Uma séria dificuldade é que muitos estudantes têm um pavor inerente ao rigor
científico, uma vez que assumem a priori que não compreenderão. Isso é simplesmente um
bloqueio mental que pode ser dissipado com sucesso por meio da persuasão, paciência e
dedicação à pessoa por parte do professor. Convence-los de que, também são capazes de
controlar suas despesas mensais, serão também capazes de compreender o pouco de
matemática necessário neste curso.
A inclusão da psicoacústica num curso introdutório de acústica apresenta diversos
outros desafios ao professor. Primeiro, há o mais óbvio, como encaixar tudo no tempo
disponível. Não importando se o tempo é suficiente ou não, será necessário tomar decisões
difíceis sobre quais tópicos deixar de lado e quais incluir. Segundo, a psicoacústica e os
tópicos da neuropsicologia que lhe são relativos são assuntos talvez ainda menos familiares
do que a física para os estudantes de acústica. Isso torna necessário restringir esses tópicos
apenas aos mais relevantes e interessantes como feito neste trabalho.
Será útil apresentar, logo no início do curso, alguns aspectos relevantes da
psicoacústica. Por exemplo, alerte os estudantes que as recentes investigações no campo da
percepção sonora podem ser incorporadas na criação de novas fronteiras para a
composição musical. Ressalte que muitas das falácias existentes sobre a performance
musical têm origem em modos particulares de processamento de informação acústica no
ouvido e no cérebro. Mostre que muitos dos requisitos técnicos de equipamentos
eletroacústicos de alta qualidade estão diretamente relacionados a aspectos particulares do
processamento de sinais no sistema nervoso. Ressalte que a compreensão da percepção
sonora deve ser interesse não somente de músicos e fonoaudiólogos, mas também de
neuropsicólogos, que podem se beneficiar do conhecimento sobre certas funções cerebrais,
e dos psicólogos, que podem obter informações quantitativas de relevância para a terapia
musical.
Uma dificuldade geral é o fato de que as demonstrações experimentais sofisticadas
relativas a esse assunto requerem um equipamento muito caro. Contudo, é possível sair-se
bem com um mínimo básico de equipamentos, que provavelmente poderão ser tomados de
empréstimo de outros cursos ou departamentos.
81
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Apêndice A
A Legislação Brasileira em Relação a Barulhos
A legislação ambiental brasileira, que começou a tomar forma na década de 80, está
entre as melhores do mundo. Porém, em alguns casos, o problema se materializa na falta de
compromisso de Governos Estaduais e Municipais, que não se alinham à legislação federal.
A.1 Legislação Federal Brasileira
No âmbito Federal o Brasil conta com vasta legislação no que diz respeito à poluição
sonora. A saber, dentro do atual contexto:
™ Resolução CONAMA 1/90 - estabelece critérios, padrões, diretrizes e
normas regulamentadoras da poluição sonora;
™ Resolução CONAMA 2/90 - estabelece normas, métodos e ações para
controlar o ruído excessivo, que possa vir a interferir na saúde e bem-estar
da população;
™ Resolução CONAMA 1/92 - estabelece, para veículos automotores
nacionais e importados, exceto motocicletas, motonetas ciclomotores,
bicicletas com motor auxiliar e veículos assemelhados, limites máximos de
ruído com veículos em aceleração e na condição estática;
™ Resolução CONAMA 1/93 - estabelece para os veículos automotores
nacionais e importados, exceto motocicletas, motonetas ciclomotores,
bicicletas com motor auxiliareveí culos assemelhados, limites máximos
de ruído com veículos em aceleração e na condição parado.
™ Resolução CONAMA 2/93 - estabelece para motocicletas, motonetas,
triciclos, ciclomotores, bicicletas com motor auxiliar e veículos
assemelhados, nacionais ou importados, limites máximos de ruído com o
veículo em aceleração e na condição parado.
82
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
™ Resolução CONAMA 8/93 - estabelece a compatibilidade dos cronogramas
de implantação dos limites de emissão dos gases de escapamentos com os de
ruído dos veículos pesados no ciclo Diesel, estabelecidos na Resolução
CONAMA 1/93;
™ Resolução CONAMA 20/94 - institui o Selo Ruído como forma de
indicação do nível de potência sonora medido em decibel, dB(A), de uso
obrigatório a partir deste Resolução para aparelhos eletrodomésticos, que
venham a ser produzidos, importados e que gerem ruído no seu
funcionamento.
™ Resolução CONAMA 17/95 - ratifica os limites máximos de ruído e o
cronograma para seu atendimento determinados no artigo 2º da
Resolução CONAMA nº 08/93, excetuada a exigência estabelecida para
a data de 1º de janeiro de 1996
™ Resolução CONAMA 230/97 - proíbe itens de ação indesejada que possam
reduzir a eficácia do controle da emissão de ruídos e de poluentes
atmosféricos de veículos automotores;
™ Resolução CONAMA 252/99 - estabelece novos limites máximos de ruído
nas proximidades do escapamento, para fins de inspeção obrigatória e
fiscalização de veículos em uso.
™ Resolução CONAMA 256/99 - estabelece a inspeção de emissões de
poluentes e ruídos, prevista no artigo 104 da lei nº 9.503/97 por veículos
automotores, PCPV - Plano de Controle da Poluição por Veículos por
Estados e Municípios;
83
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
A.2 Comentário a Legislação Federal Sobre Poluição Sonora Urbana21
Legislação Federal Sobre Poluição Sonora Urbana Nota Técnica como parte
essencial da faculdade da União de legislar sobre o tema em pauta está a definição do
que é poluição, definição esta expressa pelo inciso III do art. 3º da Lei nº 6.938, de 31
de agosto de 1981:
“Art. 3º Para os fins previstos nesta Lei, entende-se por....”
“III - poluição, a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que
direta ou indiretamente:
a) prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população;
b) criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;
c) afetem desfavoravelmente a biota;
d) afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente;
e) “lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais
estabelecidos;”
Cabe destacar que a Lei nº 6.938/81, que “dispõe sobre a Política Nacional do
Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e aplicação, e dá outras
providências” tem sido acatada como regulamento da Constituição Federal no campo do
meio ambiente, detalhando a distribuição de competências entre os entes da Federação.
A emissão de sons e ruídos em níveis que causam incômodos às pessoas e animais e que
prejudica, assim, a saúde e as atividades humanas, enquadra-se perfeitamente no
conceito de poluição legalmente aceito no Brasil, o qual é, também, de consenso do
meio técnico.
Está entre as competências da União, portanto, a de estabelecer normas gerais
sobre o controle da poluição, entendida esta de forma ampla. Esta competência vem
sendo cumprida particularmente nos campo da legislação ambiental e penal, como
mostramos a seguir.
A legislação ambiental disciplina o controle da poluição de um modo geral, por
exemplo obrigando o licenciamento ambiental de atividades efetiva ou potencialmente
poluidoras, entre elas as que emitem elevados níveis de sons, ruídos e vibrações.
21
Pereira Jr, José de Sena. Legislação Federal Sobre Poluição Sonora Urbana.
84
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Relacionamos entre a legislação ambiental federal que trata da matéria a já citada Lei nº
6.938, de 31 de agosto de 1981 e a Lei nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998 que “dispõe
sobre as sanções penais e administrativas derivadas de condutas e atividades lesivas ao
meio ambiente, e dá outras providências”, cujo artigo 54 considera crime “causar
poluição de qualquer natureza em níveis tais que resultem ou possam resultar em danos
à saúde humana, ou que provoquem a mortandade de animais ou a destruição
significativa da flora”. Como a poluição sonora pode causar danos à saúde humana,
afetando os sistemas auditivo e nervoso das pessoas, pode aquele que a provocar ser
enquadrado no disposto nesse artigo da lei, sujeitando-se a penas de reclusão de um a
quatro anos, além de multa.
Lembramos que na discussão do projeto que resultou na Lei nº 9.605/98, a
poluição sonora chegou a ser explicitada entre os crimes ambientais e foi retirada por
pressão da bancada evangélica, a qual via no dispositivo a possibilidade de cerceamento
da liberdade de culto.
Também o Código de Trânsito Brasileiro, instituído pela Lei nº 9.503, de 23 de
setembro de 1997 trata do controle da poluição sonora em seu art. 104:
“Art. 104. Os veículos em circulação terão suas condições de segurança, de
controle de emissão de gases poluentes e de barulho avaliadas mediante inspeção, que
será obrigatória, na forma e periodicidade estabelecidas pelo CONTRAN para os itens
de segurança e pelo CONAMA para emissão de gases e ruído.”
§ 5º Será aplicada a medida administrativa de retenção aos veículos reprovados
na inspeção de segurança e na emissão de gases poluentes e ruído.”5
A poluição sonora é tratada também na Lei nº 3.688, de 3 de outubro de 1941 –
Lei das Contravenções Penais -, cujo art. 42 considera a poluição sonora uma
contravenção referente à paz pública:
“Art. 42. Perturbar alguém o trabalho ou sossego alheios:
I - com gritaria ou algazarra;
II – exercendo profissão incômoda ou ruidosa, em desacordo com as prescrições
legais;
III – abusando de instrumentos sonoros ou sinais acústicos;
IV – provocando ou não procurando impedir barulho produzido por animal de
que tem a guarda:
“Pena – Prisão simples de quinze dias a três meses, ou multa.”
85
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Vê-se, portanto, que desde 1941 a Lei já protege o cidadão brasileiro dos
incômodos da poluição sonora, isto muito antes de se pensar na questão ambiental da
forma ampla como hoje é tratada.
Há que diferenciar, no entanto, o controle da poluição sonora dentro da
abordagem dada pelas legislações ambiental, de trânsito e penal, do controle da
localização, nas áreas urbanas, das atividades que a causam, este último intrinsecamente
ligado ao planejamento e controle do uso do solo e das funções urbanas e, portanto, de
competência exclusiva do poder municipal.
Isto porque, como já mostramos, o inciso VIII do art. 30 da Constituição Federal
incumbe ao Município “promover, no que couber, adequado ordenamento territorial,
mediante planejamento e controle do uso, do parcelamento e da ocupação do solo
urbano”. A ocorrência de poluição sonora nas áreas urbanas só ocorre, portanto, ou com
o consentimento do poder público municipal, ou pela ineficiência ou negligência dele.
Nos planos urbanísticos municipais, as atividades urbanas devem ser distribuídas
de modo a não haver incompatibilidades, tais como a localização de uma grande
metalúrgica no meio de uma área residencial ou, pior ainda, ao lado de um hospital. São
também decisões municipais que determinam outras medidas mitigadoras da poluição
sonora, como as restrições ao uso de buzinas em determinadas áreas e os horários e
locais em que podem funcionar atividades naturalmente barulhentas, como espetáculos
musicais e esportivos, bares, boates, obras civis, etc. O disciplinamento do uso do solo e
das atividades urbanas é estabelecido por meio das leis municipais de ordenamento
urbano e pelos códigos municipais de obras e de posturas, (ver Apêndice C.3). Se, em
determinado Município, essas leis, ou a ausência delas, permitem a poluição sonora,
nada pode ser feito em termos de legislação federal ou estadual, pois o “Pacto
Federativo” garante a autonomia administrativa dos entes federados, respeitando-se as
competências constitucionais de cada um deles (caput do art. 18 da Constituição
Federal).
Para controlar a poluição sonora, os Municípios e os órgãos ambientais e de
trânsito valem-se de normas técnicas editadas pela Associação Brasileira de Normas
Técnicas – ABNT e pelo Instituto Brasileiro de Normatização e Metrologia –
INMETRO, as quais definem os limites de barulho acima dos quais se caracteriza
poluição. Como normas técnicas, esses instrumentos são periodicamente atualizados de
acordo com a evolução tecnológica, o que não poderia ocorrer – ou seria muito mais
86
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
difícil de ocorrer – se fossem leis. Isto sem se levar em conta que as normas técnicas
tratam de assuntos altamente complexos, de natureza especializada e, portanto,
impossíveis de serem tratados pelos poderes legislativos.
Outro argumento para que o poder legiferante sobre a poluição sonora urbana
caiba ao Município é a capacidade ou poder de fazer cumprir efetivamente uma lei que
a discipline. Só o Município tem condições operacionais de fiscalizar a ocupação do
solo urbano, bastando, para compreender a dimensão dessa afirmativa, imaginar o custo
e a complexidade da atuação federal, nesse campo, nos quase seis mil Municípios
brasileiros. Como um nível de poder não pode impor, mediante lei, tarefas,
competências e custos a outro nível, a competência de legislar sobre esse tema é,
naturalmente, do Município. A possibilidade de efetivo exercício do poder de polícia
determina, assim, a competência para legislar.
A.3 Legislação Municipal
O município de Goiânia não possui legislação específica que trate da poluição
sonora, sendo que apenas o Código de postura do Município trás algumas considerações
gerais sobre barulho neste contexto.
Partes do Código de Postura do Município que tratam ou fazem referência ao
assunto são mostradas a seguir.
A Lei Complementar n° 014, de 29 de dezembro de 1992: "Institui o Código de
Postura do Município de Goiânia e dá outras providências". A Câmara Municipal de Goiânia
aprova e sanciona a seguinte Lei Complementar:
™ Art. 1° - Este Código institui as normas disciplinadoras da higiene pública, do
bem-estar público, da localização e do funcionamento de estabelecimentos
comerciais,
industriais
e
prestadores
de
serviços,
bem
como
as
correspondentes relações juridicas entre o Poder Público Municipal e os
munícipios.
™ Art. 2° - Todas as pessoas físicas e jurídicas são obrigadas a cumprir as
prescrições desta Lei, a colaborar para o alcance de suas finalidades e a
facilitar a fiscalização pertinente dos órgãos municipais.
87
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
™ Art. 46 - É proibido perturbar o sossego e o bem-estar público ou da
vizinhança com barulhos, algazarras barulhos ou sons de qualquer natureza,
excessivos e evitáveis, produzidos por qualquer forma.
™ Art. 47 - A instalação e o funcionamento de qualquer tipo de aparelho
sonoro, engenho que produza ruídos, instrumento de alerta, propaganda para
o exterior dos estabelecimentos comerciais,
industriais, prestadores de
serviços e similares dependem de licença prévia da Prefeitura. (Alterado
pela Lei Complementar n° 047 de 14 de maio de 1996)
§ 1° - A falta de licença a que se refere este artigo, bem como a produção de
intensidade sonora superior à estabelecida nesta lei, implicará na apreensão dos
aparelhos, ressalvado o instrumento de trabalho do músico, sem prejuízo de outras
sanções. (Alterado pela Lei Complementar n° 047 de 14 de maio de 1996)
§ 2° - A produção de música ao vivo nos bares, choperias, casas notumas e
estabelecimentos similares será precedida de licença da Prefeitura e atenderá as
seguintes exigências:
I- O estabelecimento deverá ter competente adaptação técnica de acústica, de modo a
evitar a propagação de som ao exterior em índices acima dos definidos nesta lei, bem
como a perturbação do sossego público;
II - O horário de funcionamento do som ao vivo será das 21:00 as 2:00 horas, de
acordo com as condições e características do estabelecimento;
III - É vedado a realização de som ao vivo em local totalmente aberto que cause
transtorno e perturbação, ou que não tenha vedação acústica necessária;
IV - O estabelecimento será previamente vistoriado por técnicos da Secretaria
Municipal de Meio ambiente, que emitirão Relatórios de Inspeção sobre o mesmo.
Alterado pela Lei Complementar n° 047 de 14 de maio de 1996).
§ 3° - A autorização para a produção de Som ao Vivo terá validade de 01 (um) ano, cuja
renovação dependerá de competente inspeção para a verificação das condições de
funcionamento; (Alterado pela Lei Complementar n° 047 de 14 de maio de 1996).
§ 4° - A qualquer momento, em razão da comprovação de perturbação do sossego
público, a autorização poderá ser suspensa ou revogada, sem prejuízo de outras
sanções, em processo administrativo contencioso a que se permitirá ampla defesa.
(Alterado pela Lei Complementar n° 047 de 14 de maio de 1996).
88
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
™ Art. 48 - Em circunstâncias que possam comprometer o sossego público, não
será permitida a produção de música ao vivo nos bares, choparias, casas
noturnas e estabelecimentos similares que não estejam dotados de isolamento
acústicos de forma a impedir a propagação do som para o exterior.
™ Art. 49 - A intensidade de som ou ruído, medida em decibéis, não poderá ser
superior à estabelecida as normas técnicas.
§ 1° - O nível máximo de som ou ruído permitido para veículos é de 85 db (oitenta e
cinco decibéis), medidos na curva "B" do respectivo aparelho, à distância de 7m (sete
metros) do veículo, ao ar livre, engatado na primeira macha, no momento da saída.
(Alterado pela Lei Complementar n.° 047 de 14 de maio de -1996).
§ 2° - O nível máximo de som ou ruído permitido para a produção por pessoas ou por
qualquer tipo de aparelho sonoro, orquestras, instrumentos, utensílios ou engenhos,
máquinas, compressores, geradores estacionários ou equipamentos de qualquer
natureza, é de 55 db (cinquenta e cinco decibéis), das 7:00 (sete) às 19:00
(dezenove) horas, medidos na curva "B", e de 45 db (quarenta e cinco decibéis), das
19:00 (dezenove) às 7:00 (sete) horas, medidos na curva "A" do respectivo
aparelho, ambos a distância a partir de 5m (cinco) metros de qualquer ponto das
divisas do imóvel onde aquelas instalações estejam localizadas ou do ponto de
maior intensidade de ruídos produzidos no local de sua geração. (Alterado pela Lei
Complementar n° 047 de 14 de maio 1996).
§ 3° - O nível máximo de som ou ruído permitido para a produção por pessoas ou
qualquer tipo de aparelhos sonoros, orquestra, instrumentos, em especial para a
realização de som ao vivo, é de 70 db (setenta decibéis) das 7:00 (sete) as 19:00
(dezenove) horas, medido na curva "B" e de 60 (sessenta decibéis) das 19:00
(dezenove) as 7:00 (sete) horas, medidos na curva "A" do respectivo aparelho,
ambos a distância a partir de 5m (cinco) metros de qualquer ponto das divisas do
imóvel onde aquelas instalações estejam localizadas ou do ponto de maior
intensidade de ruídos produzidos no local de sua geração. (Alterado pela Lei
Complementar n° 047 de 14 de maio de 1996)
§ 4° - Não se aplica a norma do parágrafo anterior aos sons produzidos por:
I - sinos de igrejas, conventos e capelas, desde que sirvam, exclusivamente, para
indicar horas ou para anunciar a realização de atos ou cultos religiosos, devendo ser
89
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
evitados os toques antes de 5:00 (cinco) horas e depois das 22:00 (vinte e duas)
horas;
II - fanfarras ou bandas de música, durante a realização de procissões, cortejos ou
desfiles públicos, nas datas religiosas e cívicas, ou mediante autorização especial do
órgão competente da Prefeitura;
III - aparelhos de sinalização de ambulância ou de carros de bombeiros e da polícia;
IV - apitos de rondas e guardas policiais;
V - máquinas ou aparelhos utilizados em construções ou obras em geral,
devidamente licenciadas pela Prefeitura, desde que funcionem entre 7:00 (sete) e
19:00 (dezenove) horas, exceto nos domingos e feriados e desde que não
ultrapassem o nível máximo de 90 de (noventa decibéis), medidos na curva "C" do
aparelho medidor de intensidade do som, à distância de 5m (cinco) metros de
qualquer ponto de divisa, onde aqueles equipamentos estejam localizados; (Alterado
pela Lei Complementar n° 047 de 14 de maio de 1996)
VI - sirenes ou outros aparelhos sonoros, quando funcionarem exclusivamente para
assinalar horas, entradas ou saídas de locais de trabalho, desde que os sinais não se
prolonguem por mais de trinta segundos e não se verifiquem depois das 20:00
(vinte) horas e antes das 6:00 (seis) horas;
VII - explosivos empregados no arrebatamento de pedreiras, rochas e demolições,
desde que as detonações ocorram entre 7:00 (sete) e 18:00 (dezoito) horas e sejam
autorizadas previamente pela Prefeitura. (Alterado pela Lei Complementar n° 047
de 14 de maio de 1996)
§ 5° - vetado (Alterado pela Lei Complementar n° 047 de 14 de maio de 1996).
™ Art. 50 - Nos estabelecimentos que comercializem ou consertem aparelhos
sonoros, será obrigatória a instalação de isolamento acústico quando se
pretender a geração de sons de intensidade superior à estabelecida no artigo
anterior.
Parágrafo único - As cabines instaladas deverão ser dotadas de aparelhos de
renovação de ar.
™ Art. 51 - Ficam proibidos, no perímetro urbano, a instalação e o
funcionamento de alto-falantes
e
de
aparelhos
ou
equipamentos
similares, fixos ou móveis, ressalvados os casos previstos na legislação
eleitoral e neste Código.
90
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
§ 1° - Nos logradouros públicos, é proibida a produção de anúncios, pregões ou
propaganda comercial por meio de aparelhos ou instrumentos de qualquer natureza,
que produzam ou amplifiquem sons ou ruídos, individuais e coletivos.
§ 2° - Em oportunidades excepcionais e a critério da autoridade municipal
competente, excluídos os casos de propaganda comercial de qualquer natureza,
poderá ser concedida licença especial para o uso de alto-falantes e aparelhos ou
equipamentos similares, em caráter provisório e para atos expressamente
especificados.
§
3° - Ficam excluídos da proibição estabelecida neste artigo, desde que
licenciados, a instalação e o funcionamento de alto-falantes e aparelhos ou
equipamentos similares, observados os limites de intensidade de som, quando
utilizados:
a) - no interior dos estádios, centros esportivos, circos, clubes e parques recreativos
e educativos;
b) em propaganda em geral, por cegos e incapacitados permanentemente para as
ocupações habituais (propagandistas autónomos), mediante autorização especial e
temporária, individual e intransferível;
c) para divulgação de campanhas de vacinação educativas, bem como avisos de
interesse geral da comunidade, definidos por norma específica."
§ 4° - Os infratores deste artigo terão seus alto-falantes e aparelhos ou
equipamentos similares apreendidos e removidos, sem prejuízo da aplicação de
outras penalidades.
™ Art. 52 - Nos veículos de transporte coletivos, não será permitida a
instalação de aparelhos que gerem sons de intensidade superior a 45 de
(quarenta e cinco decibéis), medidos na curva "A", a uma distância de 2,00
m (dois) metros dos alto-alantes.
™ Art. 53 - É proibido:
I - queimar fogos de artifício, bombas, morteiros, busca-pés e demais fogos ruidosos,
nos logradouros públicos, nos prédios de apartamentos e de uso coletivo, e nas
portas ou janelas de residências fronteiriças aos logradouros públicos, assim como a
uma distância inferior a 500m (quinhentos) metros de estabelecimentos de saúde,
templos religiosos, escolas e repartições públicas, quando em funcionamento;
II - soltar balões impulsionados por material incandescente;
91
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
III - fazer fogueiras nos logradouros públicos, sem prévia autorização do órgão
competente da Prefeitura.
™ Parágrafo único - O órgão municipal competente, somente concederá
licença de funcionamento às indústrias e estabelecimentos comerciais que
fabriquem ou comercializem fogos, em geral, com estampidos normais não
superiores a 90 db (noventa decibéis), medidos ao ar livre, na curva "C" do
aparelho medidor de intensidade de som, à distância de 7,00 (sete) metros
da sua origem.
™ Art. 54 - Nas proximidades de estabelecimentos de saúde asilos, escolas e
habitações individuais ou coletivas, é proibido executar, antes das 7:00
(sete) horas e depois das 19:00 (dezenove) horas, qualquer atividade que
produza ruído em nível que comprometa o sossego público.
92
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Apêndice B
Psicoacústica
B.1 Introdução
Psicoacústica pode ser definida como o estudo fisiológico da audição. O
propósito da pesquisa psicoacústica é entender como se dá este processo auditivo, ou
melhor, como os sons chegam ao ouvido e são processados pelo ouvido e pelo cérebro
de modo a dar ao ouvinte informações úteis sobre o mundo à sua volta.
À psicoacústica não cabe investigar como os sons produzem um determinado
estado emocional ou resposta cognitiva, isto é tarefa para a psicologia. O fato de a
psicoacústica trabalhar com a medição das respostas auditivas do ser humano em um
meio ambiente determinado sob certas condições é o motivo principal que faz com que
a Psicoacústica seja considerado um braço da psicologia. Algumas áreas importantes da
pesquisa psicoacústica são:
•
Como
conseguimos
ouvir
separadamente
sons
que
ocorrem
simultaneamente;
•
Como conseguimos localizar sons no espaço;
•
Como conseguimos determinar o Tom de um som.
A Psicoacústica Determina as habilidades e limitações da audição humana, que
são de um valor incalculável na ajuda de como usar os sons no nosso meio ambiente.
Qualquer ambiente onde o som seja produzido com o fim de ser ouvido por um público,
deve considerar o processo de como esse som chega a esse público.
Também na pesquisa e construção de aparelhos auditivos a ajuda da
psicoacústica é fundamental, uma vez que, um problema que se coloca com muita
freqüência nesta área, se amplifica os sons que são importantes para a pessoa, como
solucionar o problema de que esses sons vêm junto com vários outros que podem ser
classificados como barulhos, que seriam também amplificados.
93
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
B.2 Audição Humana
A audição humana compreende vários níveis que, em conjunto, permitem a
percepção de vibrações sonoras ambientais.
Podemos dizer que o sistema de audição humano é um dos mais complexos e
sofisticados mecanismos de tradução existentes na natureza. Sua gama dinâmica é
enorme, sua capacidade de extrair informação do meio ambiente é muito apurada e sua
capacidade de síntese da informação terminou permitindo que fosse usado para fins
muito alheios e distantes daqueles a que estava destinado, como, por exemplo, ouvir
música. Na realidade, ainda desconhecemos ou compreendemos parcialmente a maior
parte do mecanismo auditivo, em especial no que se refere aos mecanismos internos do
cérebro.
Fig. B-1 Ouvido, visão
anatômica geral
O primeiro nível é o do ouvido, Fig. B-1, cuja função principal é a de converter
as ondas sonoras de pressão propagadas pelo ar em impulsos nervosos que contém a
informação que será decodificada e reintegrada pelos distintos níveis associativos
cerebrais.
Em relação ao mecanismo de audição, é importante perceber que:
1. Nem todo som que atinge o tímpano chega ao nervo auditivo como impulso
neuronal;
2. Nem todo impulso neuronal causado por som existente no nervo auditivo é
processado ou percebido pelo córtex;
94
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
3. Nem toda atividade neuronal cortical portadora ou processadora de informação
sonora é percebida pela nossa consciência;
4. O mais interessante: nem tudo o que ouvimos existe no mundo real, externo
aos nossos ouvidos. A sensação auditiva é sintetizada no cérebro humano a partir de
diversos elementos, um dos quais é o conjunto de vibrações que atingem o ouvido
externo.
B.2.1 Psicologia da Percepção Sonora
A percepção é um dos principais temas da psicologia científica. A psicologia é
definida como a ciência que estuda o comportamento e os processos mentais, e o estudo
da percepção talvez seja seu ramo mais antigo.
A análise experimental cabe compreender as bases sensoriais da percepção, a
fim de desvendar o mistério de como é possível perceber o mundo que nos cerca através
dos órgãos sensoriais, porém neste momento retrataremos apenas da percepção do som.
Normalmente achamos que a percepção que temos do nosso ambiente é perfeita,
porém esquecemos que não somos capazes de ouvir sons acima de 20.000 Hz e nem
abaixo de 20 Hz, como os morcegos e os cães, devemos saber que nossos órgãos dos
sentidos têm características comuns, possuem receptores que são células nervosas
capazes de responder a estímulos específicos. Recebem, transformam e transmitem,
para o restante do sistema nervoso um grande número de informações, que coexistem no
ambiente.
Quando ligamos um rádio, a membrana do alto falante começa a vibrar. Esta
vibração é transferida para as moléculas de ar a sua volta, e estas por sua vez transferem
a vibração para as moléculas vizinhas, permitindo assim a propagação de energia.
Diferentes tipos de fontes sonoras desencadeiam vibrações do ar e das estruturas
do ouvido, os quais terminam por deformar as células receptoras, e estas por sua vez,
transformam a energia mecânica sobre elas exercida em energia eletroquímica,
efetuando assim a tradução dos estímulos ambientais.
Nas grandes cidades, o barulho transmitido pelos automóveis, fábricas e pessoas,
é cada dia mais intenso. As pesquisas e medidas feitas com seres humanos e animais
ainda são poucas. As conseqüências provocadas pelos excessos de poluição sonora para
95
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
a saúde física e mental, do ser humano, responsável por distúrbios circulatórios,
gástricos e perda da audição (veja capítulo 4).
A saúde mental pode ser afetada quando o indivíduo não consegue dormir o
número mínimo de horas necessárias para um repouso adequado, ou quando a poluição
sonora o impede de raciocinar, dificultando a execução de tarefas que exigem
concentração. Disto pode resultar um elevado grau de ansiedade que irá dificulta a
recuperação do paciente.
Por meio do sistema auditivo, muitos objetos e elementos do ambiente podem
ser detectados, localizados e identificados permitindo que sua natureza e trajetória no
espaço sejam prontamente percebidas. Possuímos dois ouvidos, e as diferenças
temporais na estimulação de suas respectivas células receptoras fornecem informações
sobre a localização da fonte sonora.
Nem sempre as fontes sonoras em nosso meio encontram-se a nossa frente, e
quase sempre nós estamos em movimento, ou até mesmo as próprias fontes, encontra-se
em movimento pelo espaço, (ver item 3.6), portanto o som atinge um ouvido depois o
outro. Se uma fonte sonora for encostada em um ouvido, só depois de 5.29 x 10-4 s, que
irá ouvir também com o outro ouvido.
O som que irá atingir o segundo ouvido é de menor intensidade, e destas
diferenças de intensidade e tempo, o cérebro extrai informações de localização da fonte
sonora. Estes órgãos sensoriais estão simetricamente localizados na cabeça.
Os impulsos nervosos oriundos de um ouvido diferem ligeiramente do outro,
desta diferença não resulta nenhuma confusão na percepção. Esta discordância fornece
ao cérebro elementos para uma correta percepção do espaço – localização. A
intensidade do som também nos fornece informações sobre a distância em que se
encontra uma fonte sonora conhecida. A experiência nos ensina que os sons diminuem
de intensidade a medida que se distanciam as suas fontes sonoras.
Há situações em que o eco é propositalmente criado e empregado para a
percepção de objetos no espaço. Este procedimento é freqüentemente usado por arte de
pessoas portadoras de deficiências visuais, elas se utilizam do eco de seus passos e do
toque de suas bengalas para obter informação sobre a presença de objetos próximos.
Neste caso, os ecos desempenham um importante papel na locomoção destes
indivíduos. Um mecanismo de orientação espacial semelhante é o utilizado pelos
morcegos enquanto voam.
96
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Ultimamente tem havido grande investimentos na Acústica Arquitetônica, e a
Econografia hoje oferece uma boa aplicação na medicina. A percepção auditiva é
apenas um aspecto da complexa percepção do ser humano.
B.2.2 Principais Danos do Barulho ao Ser Humano
Cada indivíduo possui características psicofisiológicas próprias que o distingue,
completamente, de todos os demais. Estas características o faz reagir de forma diferente em
situações aparentemente iguais, características que determinam maior ou menor
susceptibilidade a determinadas situações do que outros e assim por diante. Entretanto,
mesmo diante desta característica única do ser humano, existem limites que devem ser
respeitados, sob pena de efeitos irreversíveis. Neste contexto se mostrará algumas situações
possíveis.
O barulho que chega ao cérebro em sobrecarga descontrola o ritmo biológico que
leva a uma espécie de esquizofrenia, reduzindo a sua capacidade de interpretar. O estresse
elevado provoca liberação de endorfinas pelo cérebro, com efeito anestésico, criando
barulhos-dependentes além de ansiedade, irritação, excitação maníaco-depressiva, medo
etc. O excesso de ruído causa disfunção e distúrbios dos nervos periféricos do corpo
causando tremores das mãos, redução da reação a estímulos visuais e auditivos, zumbido no
ouvido ocasionado pela lesão do nervo auditivo.
Os efeitos do ruído sobre a pessoa dependem do tempo de exposição, (ver Tabela 42), idade, tempo de serviço e intensidade do ruído. A maioria das pessoas apresenta
alterações na tensão, irritação, maior susceptibilidade ao desagrado, níveis rescentes de
surdez e alterações no aparelho circulatório. O Vestíbulo,
órgão situado no ouvido
relacionado com a cóclea, (ver Fig. B-1), é responsável pelo nosso equilíbrio. A exposição
a ruídos intensos e por tempo prolongado causa disfunções neste órgão provocando
náuseas, vómitos, tonturas, labirintite, sendo uma das causas de muitos acidentes de
trabalho. O ruído acima de 55 dB(A) reduz o desempenho e a produtividade, a
concentração e a velocidade no trabalho, a capacidade de planejamento, a memorização,
retardamento nas respostas e conclusões, perda de desempenho em tarefas de cálculo, de
raciocínio e aumento de erros.
O excesso de barulho provoca disfunções na produção de hormônios com adrenalina,
noradrenalina, glicocorticóides, catecolaminas, corticosteróides, aumento na liberação de
97
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
colesterol livre e cortisol entre outros, causando medo, violência, depressão psicológica,
deficiência imunológica, disfunções orgânicas, ósseas, musculares, inibição das
gonadotrofinas e oxitocinas, causando mal desempenho sexual etc.
O barulho causa alteração do cortisol, GH, enzimas, leucócitos, aumento do nível de
hormônios em geral, de glicemia, ocasiona úlceras gástricas e duodenais, cerplasias de células
do córtex adrenal, influenciando, enfim, todas as funções. A alteração do funcionamento
normal do metabolismo humano reduz a capacidade do sistema imunológico de se defender dos
ataques de bactérias, vírus, células cancerígenas, oferecendo maiores dificuldades na cura das
doenças.
98
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Apêndice C
História da Música
Se estudarmos com cuidado a mitologia dos povos, perceberemos que todo o
povo tem um deus ou algum tipo de representação mitológica ligado à música,
dividiremos a história da música em duas partes, uma sendo a história mitológica e a
outra que é a que chegou até nossos dias. A história mitológica da música, começa com
a morte dos Titãs. Conta-se que depois da vitória dos deuses do Olímpo sobre os seis
filhos de Urano: Oceano, Ceos, Cria, Hiperião, Jápeto e Crono, que era os Titãs, foi
solicitado a Zeus que se criassem divindades capazes de cantar as vitórias dos
Olímpicos. Zeus então partilhou o leito com Mnemosina, a deusa da memória, durante
nove noites consecutivas e, no devido tempo, nasceram as nove Musas. Entre as nove
Musas estava Euterpe, a música, e Aede ou Arché, o canto. As nove deusas gostavam de
freqüentar o monte Parnaso, na Fócida, onde fazia parte do cortejo de Apolo, deus da
Música.
Há também, na mitologia, outros deuses ligados à história da música como
Museo, filho de Eumolpo, que era tão grande musicista que quando tocava chegava a
curar doenças. Orfeu, filho da musa Calíope, musa da poesia lírica é considerada a mais
alta dignidade das nove musas, que era cantor, músico e poeta, de Anfião, filho de Zeus,
que após ganhar uma lira de Hermes, o mais ocupado de todos os deuses, passou a
dedicar-se inteiramente à música.
Para os egípcios, por exemplo, a música teria sido inventada por Tot ou por
Osíris, para os hindus, por Brama, para os judeus, por Jubal e assim por diante, o que
prova que a música é algo intrínseco a historia do ser humano sobre a Terra e uma de
suas manifestações mais antigas e importantes.
Porém também temos a história não mitológica, que por sua vez divide em duas
partes, a primeira, na expressão de sentimentos através da voz humana, a segunda, no
fenômeno natural de soar em conjunto de duas ou mais vozes a primeira, seria a raiz da
música vocal; a segunda, a raiz da música instrumental. Na história da música são
importantes os nomes de Pitágoras, inventor do monocórdio para determinar
matematicamente as relações dos sons, e o de Lassus, o mestre de Píndaro, que, perto do
ano 540 aC., foi o primeiro pensador a escrever sobre a teoria da música.
99
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Outro nome é o do chinês Lin-Len, que escreveu também um dos primeiros
documentos a respeito de música, em 234 aC., época do imperador chinês Haung-Ti. No
tempo desse soberano, Lin-Len, que era um de seus ministros, estabeleceu a oitava em
doze semitons, aos quais chamou de doze lius. Esses doze lius foram divididos em liu
Yang e liu Yin, que correspondiam, entre outras coisas, aos doze meses do ano.
A música, segundo a teoria musical, é formada de três elementos principais. São
eles o ritmo, a harmonia e a melodia. Entre esses três elementos podemos afirmar que o
ritmo é a base e o fundamento de toda expressão musical. Sem ritmo não há música.
Acredita-se que os movimentos rítmicos do corpo humano tenham originado a música.
O ritmo é de tal maneira mais importante, sendo o único elemento que pode existir
independente dos outros dois. A harmonia, segundo elemento importante, é responsável
pelo desenvolvimento da arte musical. Foi da harmonia de vozes humanas que surgiu a
música instrumental. A melodia, por sua vez, é a primeira e imediata expressão de
capacidades musicais, pois se desenvolve a partir da língua, da acentuação das palavras,
e forma uma sucessão de notas característica que, por vezes, resulta num padrão rítmico
e harmônico reconhecível.
O que resulta da junção da melodia, harmonia e ritmo são as consonâncias e as
dissonâncias. Acontece porém, que as definições de dissonâncias e consonâncias variam
de cultura para cultura.
Na idade média, eram considerados dissonantes certos acordes que parecem
perfeitamente consonantes aos ouvidos atuais, principalmente aos ouvidos roqueiros de
hoje. Essas diferenças são ainda maiores quando se compara a música ocidental com a
indiana ou a chinesa, podendo se chegar até à incompreensão mútua. Para melhor
entender essas diferenças entre consonância e dissonância é sempre bom recorrer ao
latim: Consonância, em latim consonantia, significa acordo, concordância, ou seja,
consonante é todo o som que nos parece agradável, que concorda com nosso gosto
musical e com os outros sons que o seguem. Dissonância, em latim dissonantia,
significa desarmonia, discordância, ou seja, é todo som que nos parece desagradável,
ou, no sentido mais de teoria musical, todo intervalo que não satisfaz a idéia de repouso
e pede resolução em uma consonância.
Logo a dissonância seria todo som que parece exigir um outro som logo em
seguida. Já a incompreensão se dá porque as concordâncias e discordâncias mudam de
cultura para cultura, pois quando nós, ocidentais, ouvimos uma música oriental típica,
100
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
chegamos, às vezes, a ter impressão de que ela está em total desacordo com nossos
ouvidos ocidentais.
Portanto o que se pode dizer é que os povos, na realidade, têm consonâncias e
dissonâncias próprias, pois elas representam as suas subjetividades, as suas maneira de
ver, sentir, reagir, própria de cada pessoa., o gosto e o costume de cada povo e de cada
cultura. A música seria, nesse caso, a capacidade que consiste em saber expressar
sentimentos através de sons artisticamente combinados ou a ciência que pertence aos
domínios da acústica, modificando-se esteticamente de cultura para cultura.
101
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Observações
Os dados do Capitulo 5 foram coletados pelas alunas do curso de
fonoaudiologia:
•
Meima Graciella Silva Pires
•
Paloma Henandez Rodrigues
•
Carmen Cynira Cardoso
•
Adriane Pitaluga
•
Lorena Pereira Araújo
102
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Bibliografia
Ramalho Junior, Francisco. et. al.. Fundamentos da Física: Termologia, Óptica
Geométrica e Ondas. (1982). São Paulo, SP: Moderna. 3ª ed. v.2.
Weber, Robert L., White, Marsh W., Manning, Kenneth V. College Physics. (1959).
New York, EUA: McGraw-Hill Book Company. 3ª ed.
Pauli, Ronald Ulisses. et.al. Física: Ondas, Acústica e Óptica. (1980). São Paulo, SP:
EPU. v.3.
Russo, I. C. P. Acústica e Psicoacústica Aplicados à Fonoaudiologia. (1999). São
Paulo, SP: Lovise
Moretto, Vasco Pedro. Física em Módulos de Ensino: Óptica, Ondas e Calor. (1980).
São Paulo, SP: Ática. 2ª ed.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12.179: Tratamento acústico em recintos
fechados. Rio de Janeiro, 1992.
Fantasini M. L. et ai. 1988. Norma para avaliação de exposição ocupacional ao ruído.
Revista Brasileira de Saúde Ocupacional, 92-96.
S.Frish, A. Timoreva. Curso de Física General.(1973). Moscou, Rússia: MIR.
Halliday, D. Resnick, R. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo. (1996). Rio de
Janeiro, RJ: LTC.
_________Fundamentos de Física: Gravitação, Ondas e Termodinâmica. (1996). Rio
de Janeiro, RJ: LTC.
Carron, Wilson. Guimarães, Osvaldo. Faces da Física. (1999).
Moderna.
São Paulo, SP:
Heneine, I. F. Biofísica Básica. (1996). São Paulo, SP: Atheneu.
Gonçalves, Dalton. Física do Cientifico e do Vestibular. (1972). Rio de Janeiro, RJ:
Livros Técnicos. 5ª ed. v.2.
Álvares Pas e Pimentel-Souza, F. A Poluição Sonora em Belo Horizonte, Revista de
Acústica e Vibrações.
____________A Poluição Sonora Urbana no Trabalho e na Saúde. Disponível
em:<htpp://www.icb.ufmg.br/ldf/11-2.htm#índice>.
103
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Nepomuceno, L. A. Elemento de Acústica Física e Psicoacústica. (1994). Rio de
Janeiro, RJ: Edgard Blucher.
Dani, A. e Garavelli, S. L. Principais Efeitos da Poluição Sonora em Seres Humanos, Rev.
Universa vol. 9 n° 14, 659-678 (2001).
Ference Junior, Michael. Lemon, Harvey B. Stephenson, Reginald J. Curso de Física:
Ondas, som e luz. São Paulo, SP: Edgard Blücher.
Tipler, P. A. Física para Cientistas e Engenheiros. Rio de Janeiro, RJ: LTC.
Simões, Edda Augusta Quirino. Tiedemann, Klaus Bruno. Temas Básicos de
Psicologia. (1985). São Paulo, SP: EPU. V.10/I e II
Okuno, E. Caldas, I. L. Chow, C. Física para Ciências Biológicas e Biomédicas.
(1986). Rio de Janeiro, RJ: Malheiros.
Pereira Jr, José de Sena. Legislação Federal Sobre Poluição Sonora Urbana.
Consultoria Legislativa da Câmara dos Deputados. Brasília - DF
Nudelmann, A; COSTA, E.A; Seligman, J; Ibanez, R.N. PAIR: Perda auditiva induzida
pelo ruído. Porto Alegre: Bagaggem, 1997.
Norma Regulamentadora NR-15, Atividades e Operações Insalubres, Associação Brasileira
de Normas Técnicas - ABNT, Rio de Janeiro, 2000.
Norma Regulamentadora NR-17. Ergonomia. Associação Brasileira de Norma Técnicas ABNT, Rio de Janeiro, 2000.
Lida, I. Ergonomia: Projeto e Execução. São Paulo: Edgar Blücher, 1992.
Vono-Coube, C.Z.; Beviláqua, M.C.; Fernandes, J.C. Cadernos de Audiologia: Ruído em
escola. Bauru: HRAC-USP, 1999.
Okuno, E., Caldas, I. L., Chow, C. Física para ciências biológicas e biomédicas, ed.
Harbra (1982).
Neves, R.M.P; Monteiro, A.R.C; Seligman, J. Perda auditiva induzida pelo ruído:
revisão das publicações por brasileiros no período de 1938-1970. In: Nudelmann, A;
Costa, E.A; Seligman, J; Ibanez, R.N. PAIR: Perda auditiva induzida pelo ruído. Porto
Alegre: Bagaggem, 1997.
Günter, F. Introdução aos problemas da poluição ambiental, ed. Pedagógica e
Universitária 1980.
Harris, C. M. Handbook of noise control, ed. Mcgraw-Hill Book Company, New York,
EUA 1957.
Dowling, A. P., Williams, J. E. F. Sound and sources of sound, ed. John Wiley \&
Sons, New York, EUA.
104
Clóves Gonçalves Rodrigues
[email protected]
Wesley Pacheco Calixto
[email protected]
Sivian,I. J. On minimum audible sound fields, Journal Acoust. Soc. Am., vol. 4, p. 288
1933.
Santos, T. M. M. e Russo, I. C. P. A prática da audiologia clínica, ed. Cortez, São
Paulo 1993.
Fletcher, H. e Munson, W. A. Loudness, its definition, measurement and calculation,
Journal Acoust. Soc. Am., vol. 5, p. 82 .1933.
Davis, H. Acoustic and psychoacoustics, ed. Holt, New York, EUA. 1970.
Davis, H. e Silverman, S. R. Hearing and deafness, ed. Holt, New York, EUA. 1970.
Fletcher, H., Speech and hearing, D. van Nostrand Company, New York, EUA 1943.
Miller, D.C. “The science of Musical Sounds”. New York, EUA: Macmillan Co., 1916.
105