PsicoacústicaFenômenos 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)

Refração1: 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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