Psicoacústica
Fenômenos da propagação do som
Fga. Pierangela Nota Simões
Propagação
• A propagação da onda sonora no mundo real
não ocorre sem que ela encontrem em sua
trajetória forças friccionais, que fazem com
que a amplitude do som produzido diminua
com o tempo e com a distância da fonte
sonora
Propagação
• Se não houver no caminho da onda sonora
nenhum obstáculo que se interponha a sua
passagem, esta condição é denominada de
transmissão em campo livre
• Ainda assim, a intensidade do som diminui
progressivamente com o distanciamento da
fonte que o gerou
Propagação
• Uma vez que haja um objeto na trajetória do
som, parte dele será refletido, parte
absorvido e o restante será transmitido,
passando pelo obstáculo ou, até mesmo,
contornando-o
Fenômenos
• A quantidade de som que é refletida,
absorvida ou transmitida depende,
essencialmente, das características físicas do
obstáculo (meio), que determinam a
resistência que ele irá oferecer à passagem
das ondas sonoras
Reflexão
• Se uma onda sonora, propagando-se no ar,
encontra uma parede rígida ela será refletida
• O ângulo da trajetória refletida é igual ao
ângulo da trajetória incidente
Reflexão
Som refletido
Reflexão
• Sons refletidos são algumas vezes chamados
de ecos ou ondas de reverberação, cuja
diferenciação está apenas na distância do
obstáculo em relação à fonte sonora
Reverberação
• O som refletido retorna à fonte num
intervalo de tempo < que 1/10 de segundo
(100ms)
• O obstáculo deverá estar situado a uma
distância < do que 17 m
Reverberação
• É um fenômeno característico de recintos
fechados, cujo controle é de suma
importância em auditórios, teatros e estúdios
Reverberação
Reverberação
• Basílica de São Pedro: 10 segundos
• Biblioteca Pública de Los Angeles: 25
segundos
Eco
• O som refletido retorna à fonte num
intervalo de tempo > ou = a 1/10 de
segundo (100ms)
• O obstáculo deverá estar situado a uma
distância > ou = a 17 m
• É um fenômeno característicos de
ambientes abertos
Eco
Som útil
• Som útil é o som resultante do som direto e
do som refletido, cujo intervalo de
discriminação está dentro de 1/20 de segundo
ou 50ms
Som útil
• Quando um som refletido chega ao ouvido
com uma diferença de 50ms do som direto, a
cóclea ainda encontra-se bloqueada para
receber o segundo som, que passa a ser um
reforçador do som direto
Som útil
• Esse tempo de discriminação foi determinado
empiricamente por Békésy, como sendo a
constante de tempo do ouvido
• O tempo ótimo, em termos de som útil é de
aproximadamente de 30ms
Som prejudicial
• Acima de 50ms, a cóclea começa a discriminar
o som direto e o refletido
• Nesse caso, o som resultante é confuso e
chamado de som prejudicial
Eco
• Acima de 100ms, a cóclea estará
completamente desbloqueada, permitindo
total discriminação entre o som direto e o
refletido
• A relação entre o som direto e o som útil
determina a nitidez ou a clareza da
mensagem
Absorção
• Quando um material não apresenta rigidez
suficiente para refletir o som, ele o absorve,
deixando-o passar em parte para o outro lado
e em parte dissipando-o dentro de sua
estrutura
• Um material é absorvente quando oferece
pouca resistência à passagem da onda sonora
Absorção
• Esse tipo de material é chamado de material
absorvente ou absorvente acústico, e sua
magnitude é dada pelo coeficiente de
absorção (a), que representa a relação entre a
energia absorvida e a energia incidente,
expresso numericamente, variando de 0 a 1
Absorção
• 1 = toda a energia foi absorvida e nenhuma
refletida
• 0 = toda a energia foi refletida e nenhuma foi
absorvida
• O coeficiente de absorção é independente da
intensidade da onda incidente
Reflexão X Absorção
Transmissão
• Quando ouvimos um som que vem do outro
lado de uma parede que separa dois
ambientes, dizemos que o som foi transmitido
pela parede
Transmissão
• O som que nela incidiu fez com que ela
vibrasse, tornando-se uma nova fonte sonora
que transmite o som para os dois lados da
parede
Transmissão
• O som é retransmitido
• O som irradiado é na realidade o som gerado
pela própria parede que, excitada pela fonte
original, passa a vibrar, transmitindo o som
para o lado oposto
Transmissão
• O ideal é que uma parede transmita a menor
quantidade de energia sonora para outro
recinto
• Uma parede que transmite pouco som é
isolante
• Ex. parede que isola 30 dB: fonte de 70 dB –
30 dB = 40 dB transmitido para o outro lado
Materiais acústicos
• Tipo de material destinado a reter o som,
absorvendo-o, para ser transformado em
energia térmica e dissipado em seu interior
Isolante fibroso
• Transforma a energia sonora em calor.
• Tem elevado coeficiente de absorção.
• Ex: fibra de vidro
Isolante poroso
• O som é refletido inúmeras vezes nos poros até que
se dissipe
• Ex: isopor, espuma
Materiais acústicos
• As freqüências mais altas são mais difíceis de
serem absorvidas porque o material se opõem
a vibrações mais elevadas
• Nesses casos acontece uma atenuação e o
som parece mais grave
Isolante acústico
Isolante acústico
Isolante acústico
Cabines acústicas
• São locais destinados a minimizar efeitos
como reflexões e reverberações
• Em cabines destinadas a testes auditivos o
limite do som dentro do seu interior é de 30 a
35 dB
• No caso dos estúdios de gravação é de 24 dB
Refração
• É a variação na direção de propagação da
onda sonora, devido a uma variação da
velocidade do som em diferentes meios
Refração
• Pode acontecer também quando a onda
encontra mudanças nas condições de um
meio
• Velocidades do som:
– ar (340 m/s)
– água (1407 m/s)
Refração
1: ar quente próximo da superfície terrestre
e ar frio mais acima. A velocidade do som
no ar quente é maior. A onda sonora é
desviada para cima.
2: situação de temperatura do ar é oposta,
e assim o som é curvado para baixo
Difração
• É a mudança na direção de propagação da
onda sonora
• A onda sonora pode desviar ou contornar um
obstáculo
Difração
Difração
• É uma característica da própria onda
• Ondas sonoras de baixa frequência
contornam mais facilmente os objetos do que
as ondas sonoras de alta frequência
• Este fenômeno permite-nos ouvir sons sem
saber onde está a fonte sonora
Orifício menor do que o
comprimento de onda
A maior parte da
onda é refletida. A
pequena parte que
atravessa
a parede pelo orifício
será irradiada em
todas as direções,
como se fosse uma
nova fonte de som.
Orifício maior do que o
comprimento de onda
Transmissão
sem perda de
intensidade.
Obstáculo menor que o
comprimento de onda
A onda
sonora
circunda o
obstáculo e
recupera a
sua frente
de onda. A
sombra
acústica é
desprezível
Obstáculo maior que o
comprimento de onda
Sombra acústica
quase perfeita. A
frente de onda e a
intensidade do
som refletido são
iguais às que
surgiriam se a
fonte de som S
fosse colocada na
posição da sua
imagem
Ressonância
• Todo sistema elástico possui uma freqüência
natural de vibração. Se uma fonte sonora
emitir uma onda cuja freqüência coincida com
a do sistema, dizemos que os dois entraram
em ressonância
• Assim, o sistema elástico pode ser induzido,
por acúmulo de energia, a efetuar oscilações
de amplitude muito superior à da fonte que o
excitou
Ressonância
• A amplitude de vibração depende da proximidade
da freqüência da força aplicada à freqüência
natural do sistema elástico.
• À medida que nos afastamos da freqüência
natural para qualquer direção, o sistema torna-se
menos responsivo às freqüências situadas abaixo
ou acima de sua freqüência natural, tendo
conseqüentemente uma redução nas amplitudes
de vibração destas freqüências
Cristal
Ponte de Tacoma
Efeito Doppler
• O efeito Doppler é uma característica
observada nas ondas quando emitidas ou
refletidas por um objeto que está em
movimento com relação ao observador
Buzina de carro
Efeito Doppler
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