2.3 Indre og ytre motivasjon
2.4.2 Subjektive prestasjonsmål
Quando uma superfície é interposta no avanço de uma onda sonora, esta se divide em várias partes. Uma parte é refletida, outra é absorvida e outra atravessa a superfície (transmitida). Na Figura 3 segue um esquema da divisão do som ao encontrar um obstáculo.
Figura 3 - Divisão do som ao encontrar um obstáculo
Fonte: Elaboração do próprio autor
A figura mostra a presença de um som incidente onde parte deste som é refletido, ou seja, se uma onda sonora que se propaga no ar encontra uma superfície sólida como obstáculo a sua propagação, esta é refletida segundo as leis da reflexão ótica. A reflexão em uma superfície é diretamente proporcional à dureza do material. Paredes de concreto, mármore, azulejos, vidro, etc. refletem boa parte do som incidente. Um ambiente que contenha paredes com muita reflexão sonora, sem um projeto acústico aprimorado, terá uma péssima inteligibilidade da linguagem. É o que acontece, geralmente, com grandes igrejas, salões de clubes, etc.
A análise da Figura 3 mostra que uma parte do som incidente foi absorvida pelo obstáculo, isso acontece porque todos os materiais possuem suas próprias características e um
coeficiente de absorção específico, ou seja, quanto maior o coeficiente de absorção maior será a energia acústica absorvida pelo material.
Os materiais absorventes acústicos são de grande importância no tratamento de ambientes. A dissipação da energia sonora por materiais absorventes depende fundamentalmente da frequência do som, sendo normalmente grande para altas frequências e caindo para valores muito pequenos para baixas frequências. Existem dois processos de absorção no ar. Um que é chamado de absorção clássica (processo macroscópico), que é a energia extraída da onda sonora pelo atrito viscoso entre as moléculas de ar e por condução do calor durante o ciclo de pressão. E o outro, conhecido como relaxamento molecular (processo microscópico), que ocorre a partir da dissipação de energia durante o processo de relaxamento vibratório das moléculas existentes no gás poliatômico que “é formado por oxigênio e hidrogênio molecular, traços de outros gases, inclusive vapor de água, e dióxido de carbono” (BISTAFA, 2006).
Na Tabela 6 é possível notar os coeficientes de absorção para diferentes materiais em diferentes faixas de frequências.
Tabela 6 - Coeficientes de absorção dos materiais para bandas de oitava
Material [Hz] 125 [Hz] 250 [Hz] 500 1000 [Hz] 2000 [Hz] 4000 [Hz]
Lã de rocha 0,42 0,66 0,73 0,74 0,76 0,79
Lã de vidro solta 0,29 0,55 0,64 0,75 0,80 0,85
Feltro 0,20 0,55 0,64 0,75 0,80 0,85
Piso de tábuas de
madeira sobre vigas 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07
Placas de cortiça sobre
concreto 0,20 0,30 0,30 0,40 0,40 0,40
Tapete de lã 0,20 0,25 0,35 0,40 0,50 0,75
Concreto Aparente 0,10 0,10 0,20 0,20 0,20 0,30
Bloco de concreto não
pintado 0,35 0,45 0,30 0,30 0,40 0,25
Vidro 0,35 0,25 0,18 0,12 0,07 0,04
Cortina de algodão com
muitas dobras 0,07 0,31 0,49 0,81 0,61 0,54
Fonte: Adaptado de Fernandes (2002).
Existe também o fenômeno de transmissão do som que é a propriedade sonora que permite que o som passe de um lado para outro através de uma superfície, continuando sua propagação. Fisicamente, o fenômeno apresenta as seguintes características, a onda sonora ao atingir uma superfície, faz com que ela vibre, transformando-a em uma fonte sonora. Assim, a
superfície vibrante passa a gerar som em sua outra face. Portanto, quanto mais rígida e densa, ou seja, quanto mais pesada for à superfície menor será a energia transmitida.
Outro fenômeno que procura explicar como ondas sonoras conseguem se desviar ao encontrar um obstáculo é a difração. A difração é a propriedade do movimento ondulatório de contornar obstáculos. Assim, conclui-se que o som pode se propagar por todo um ambiente através de uma abertura. Ele contorna o obstáculo e se propaga conforme exemplificado nas Figuras 4 e 5.
Figura 4 - Ondas acústicas avançando sobre um obstáculo
Fonte: Adaptado Fusinato (2005)
Figura 5 - Recomposição da onda após o obstáculo
Fonte: Adaptado Fusinato (2005)
Quando uma onda sonora passa de um meio de propagação para outro ela sofre uma mudança de direção, esse fenômeno é conhecido como refração. A refração encurva os raios sonoros na direção de menor velocidade de propagação, (BISTAFA, 2006). Essa alteração de direção é causada pela variação da velocidade de propagação que sofre a onda. A temperatura é o principal fator que influência na mudança de direção da onda sonora, dando origem à refração da onda.
Para o estudo de um campo acústico o fenômeno de mascaramento é muito comum. Na audição simultânea de dois sons de frequências distintas, pode ocorrer que o som de maior intensidade supere o de menor, tornando-o inaudível ou não inteligível. É comum se dizer que houve um mascaramento do som de maior intensidade sobre o de menor intensidade. O efeito do mascaramento se torna maior quando os sons apresentam frequências próximas.
A presença de barreiras no caminho de propagação do som forma a chamada zona de sombra acústica, sendo maior para barreiras altas e em altas frequências conforme esquematiza a Figura 6. O ruído atinge o topo da barreira, contornando-a e gerando uma sombra acústica atrás da barreira.
Figura 6 – Barreira acústica
Fonte: Gerges (2000)
A atenuação obtida depende da altura da barreira, da distância que está da fonte ou do receptor e do comportamento de onda acústica, quanto mais alta a barreira e quanto maior a frequência, maior será a atenuação. Essas variáveis são representadas por um parâmetro adimensional, o número de Fresnel, dado pela Equação 28.
E <L_ + <`J_− <LJ 2
(28)
onde,
N – número de Fresnel,
dfb – distância entre a fonte até a ponta da barreira em (m),
drb – distância entre o receptor até a ponta da barreira em (m),
dfr – distância entre a fonte e o receptor em (m),
Para barreiras longas, ou seja, para que as difrações que ocorrem pelas laterais da barreira sejam desprezíveis, a atenuação da barreira pode ser expressa pela Equação 29.
a_bJJKcJb d e f e g 20 log h i2. C. E tanmi2. C. Eno + 5<p ≥ 0 rH s <s FHtu s 20vDlog h i2. C. E
tanmv-i2. C. Eno + 5<p ≤ 0 ]xy6 H <s FHtu s
z (29)
onde,
Abarreira- atenuação causada pela barreira em (dB)
N - número de Fresnel
C1 - constante dependente da fonte
C2 - constante dependente da fonte
Em alguns casos, a adição de mais uma barreira (duas barreiras sucessivas entre a fonte e receptor) gera uma atenuação adicional que pode ser calculada multiplicando-se o número de Fresnel da barreira mais eficaz pelo fator 1 + {V
|} ~• ^ € •‚{V|}~• ^, onde é o comprimento de
onda do ruído e Z é a distância entre as barreiras.
3.2 Directividade
Fontes reais dificilmente irradiam som de forma igual em todas as direções, elas são, por exemplo, limitadas pelo chão, obstáculos, paredes e outros (GERGES, 2000). Para a elaboração de um modelo de simulação é necessário dar uma atenção especial para a directividade das fontes, portanto, é necessário primeiramente avaliar o índice de directividade da fonte, o índice de directividade é definido como:
]A(ƒ)= 10 log „ƒ (30)
onde,
Q - é o fator de directividade, definido por,
A(…) é a intensidade na direção … e à uma distância r da fonte, descrita por,
A(…) -(…)> (32)
e a variável I é a potência da fonte por unidade de área,
A 4CB- >- (33)
rearranjando as Equações 31 a 33 tem-se para uma fonte em campo livre o fator de directividade dado por,
„ƒ
-(…)
- (34)
O nível de pressão sonora NPS (…) na direção … em campo livre a distância r, pode ser então expresso por,
E F(…) EBF + ]A(…) − 20 log − 11 (35)
Para fonte omnidirecional em campo livre, o nível de pressão sonora (NPS) que será produzido a uma distância ‘r’ por uma fonte gerando ruído uniformemente em todas as direções é dado pela Equação 36. Neste caso a propagação de onda é esférica e o fator de directividade é Q =1
E F EBF + 10 log 4C1 -! (36)
ou
E F EBF − 20 log − 11 (37)
Para exemplificar o efeito da directividade imagine uma fonte omnidirecional colocada em um campo livre, e um microfone ou um receptor a uma determinada distância
medindo o nível de pressão sonora da fonte. Para uma dada potência acústica nota-se experimentalmente que para cada superfície refletora colocada próximo a fonte, há um aumento de 3 dB no nível de pressão sonora medido. A Figura 7 mostra o efeito da presença das superfícies na pressão sonora irradiada pela fonte.
Figura 7 – Efeitos na presença de superfícies na directividade
Fonte: WLM – Sonorização ambiental
Para uma fonte fixa no chão como no caso 2 da Figura 7, as ondas de propagação são semi esféricas e a energia sonora se propaga através de uma área de valor de 2C - sendo o fator de directividade neste caso „ƒ 2 e ]A(…) 3 dB.
No caso de uma fonte pontual posicionada na intercessão de duas superfícies rígidas infinitas, tem-se a propagação através de uma área de C - e então „ƒ 4 e ]A(…) 6 dB, Figura 7-3.
Para o caso de uma fonte pontual localizada no vértice, ou seja, na intercessão de três superfícies rígidas infinitas, como no caso mostrado na Figura 7-4, tem-se „ƒ 8 e ]A(…) 9 dB.
A relação entre nível de pressão sonora NPS1 na distância r1 e NPS2na distância r2é
dada por,
E FD− E F- 20 log D
- (38)
Dessa forma, tem-se 6dB de caimento do nível de pressão sonora para cada duplicação da distância em relação a fonte.