PME 5422- Acústica
Aplicada ao Controle de
Ruído
Conceitos Fundamentais do Som
Carlos Roberto Ilário da Silva
N. USP:5820762
Apresentação
 Introdução
 Conceitos
Fundamentais
 Formas de Onda Sonora
 Grandezas Sonoras e suas aplicações
O som e o ser humano
O som faz parte de nossa vida diária:

Permite sensações
agradáveis: canto dos
pássaros, música;
 Possibilita a comunicação
falada;
 Alerta e previne: sirene de
uma ambulância, o tilintar do
telefone;
 Permite realizar avaliações de
qualidade e diagnósticos de
equipamentos mecânicos;
Entretanto, o som também pode causar incômodos, danos e
destruições a sociedade.
Ruído

Definição física: Todo fenômeno
acústico
não
periódico,
sem
componentes harmônicos definidos.

Definição subjetiva: “Som indesejado”;

Depende de nossa atitude frente ao
som emitido; Um mesmo som pode
ser considerado como ruidoso para
uma determinada pessoa enquanto
para outra soa como música a seus
ouvidos;



Na maioria das vezes, os ruídos
geram diversos efeitos indesejáveis:
SPL suficientemente elevados;
Incômodos;
Danificação do sistema auditivo;
Porque estudar os fenômenos
acústicos?
 Melhoria
da qualidade de vida do ser humano!
Natureza do Som


Som pode ser definido como uma variação de pressão
(no ar, água ou algum outro meio compressível)
detectável pelo ouvido humano.
Não são todas as flutuações de pressão que produzem a
sensação de audição. Esta sensação apenas ocorrerá
quando a amplitude destas flutuações e suas
freqüências estiverem dentro de determinadas faixas de
valores, a qual é denominada de faixa de áudio.
Faixa de Áudio
Conceitos básicos:
•O sistema auditivo do ser humano consegue detectar sons dentro da
faixa de 20 Hz e 20 kHz.
•Limiar da audibilidade: menor variação de pressão ambiente
detectável pelo ouvido humano (2e-5 Pa);
•Limiar da dor: variação de pressão ambiente capaz de provocar dor
(60 Pa);
Conceitos Fundamentais
Amplitude: A
Período: Intervalo de tempo
decorrido para que um ciclo
se complete;
Freqüência angular: ω=2πf
Freqüência: Indica o
número de períodos
existentes em um segundo;
1
f 
T
[ Hz ]
p(t )  A cos(  t )
Comportamento temporal da pressão sonora

Comprimento de onda (): distância necessária para
que um ciclo se complete;
 Relação entre comprimento de onda e freqüência:
c

f
 Número de ondas (k): comportamento espacial
k
2

 Relação entre os parâmetros que caracterizam o
comportamento temporal e o comportamento espacial de uma
onda é dada por:
w
k
c
p( x )  A cos( k  x )
Comportamento espacial da pressão sonora
Velocidade do Som nos Fluidos

As ondas acústicas propagam-se através de um meio
fluido, e sua velocidade c é definida como sendo:
c  RT
Onda Sonora Plana

As moléculas de ar ao adquirem movimento induzido por alguma
fonte sonora (ex. diapasão) transmitem este movimento as moléculas
vizinhas através de choques. Não há deslocamento efetivo das
moléculas, ou seja, o movimento é transmitido molécula a molécula
na forma de uma onda, chamada de onda sonora. A velocidade com
que a onda se propaga é chamada de velocidade do som.

O comportamento temporal e espacial da pressão sonora de um tom
puro, pode ser escrita matematicamente como:
p( x, t )  A cos(  t  kx   )

O que caracteriza uma onda sonora como sendo uma
onda plana é que o ponto no espaço é descrito apenas
pela coordenada x, ou seja, a pressão sonora independe
das coordenadas y e z. Portanto, em qualquer ponto de
um plano perpendicular à coordenada x, a pressão
sonora é uniforme em qualquer instante t. Neste caso,
diz-se que a pressão sonora está “em fase neste plano”.
Onda Sonora Esférica



Pressão sonora apresenta mesma fase em superfícies
esféricas com centro na fonte sonora;
A propagação mais representativa dos sons se dá na
forma de ondas esféricas;
Modelo de geração de ondas esféricas:
w  2f
• O comportamento temporal e espacial da pressão sonora
de um tom puro é descrito da seguinte forma:
Coordenada esférica radial.
A
p( r, t )  cos(  t  kr   )
r
Amplitude diminui ã razão de 1/r.
Propagação no sentido crescente de r.
Forma da Onda
• Comportamento temporal da pressão sonora;
• Necessidade de se caracterizar a forma de onda através de um
número único representativo;
a)
Tom Puro
b)
Ruído
Forma da Onda
N

Valor médio da pressão sonora:
pmédio 
p
i
i 1
0
N
N
• Valor absoluto médio da pressão
sonora:
p médio 
p
i
i 1
N
 0,636 A
N
• Valor eficaz da pressão sonora:
peficaz 
2
p
 i
i 1
N
 0,707 A
Essa grandeza relaciona-se diretamente com a energia transportada pela onda sonora.
Grandezas Sonoras
Impedância Característica



Razão entre a pressão sonora e a velocidade das
partículas;
Depende do meio de propagação e do tipo de onda
presente.
Para ondas planas, e esféricas com simetria esférica e
para kr grande, a impedância acústica específica (z) é
dada por:
z  c [rayls ]
Intensidade Sonora



É a quantidade média de energia, na unidade de tempo,
que atravessa uma área unitária perpendicular à direção
de propagação da onda.
É uma grandeza vetorial (magnitude, direção e sentido).
Para ondas planas e esféricas progressivas subentendese que a direção e sentido são coincidentes com os da
propagação sonora;
Ondas progressivas se propagam sem sofrer
interferência de outras ondas.

Para ondas esféricas progressivas, temos que:
( A / r )2
Ir 
2 c
[W / m2 ]
p 2 eficazr
Ir 
2 c
[W / m2 ]
• Por analogia a eq. de potência elétrica dissipada:
V2
P
R
[W ]
Resistência do meio à
propagação de ondas
sonoras.
Potência Sonora (W)

Multiplicando-se a Intensidade Sonora [W/m2] de uma
onda esférica pela área da superfície esférica que
envolve a esfera pulsante temos:
W  I r  4r 2 [W ]
Resolvendo para Ir temos a seguinte relação:
2
eficazr
p
W
Ir 

2
4r
c
[W / m 2 ]
Lei do inverso do quadrado da distância: A intensidade sonora e
o quadrado do valor eficaz da pressão sonora são inversamente
proporcionais ao quadrado da distância.