Acustica Fisica

Acústica Física

INTRODUÇÂO

A acústica é a parte da física que estuda as vibrações e as ondas mecânicas nos meios materiais. Acústica física é definida por Coelho (1996) como sendo a área do conhecimento que estuda a geração, a transmissão e a recepção de ondas sonoras, que se propagam em um meio elástico. Já a psicoacústica procura interpretar como o sistema auditivo responde aos estímulos sonoros. Nepomuceno (1968) refere a existência de diversas classificações para a acústica, que é descrita da seguinte forma:

Acústica : 1. Acústica médica-fisiológica.

2. Psicoacústica.

3. Acústica industrial.

Acústica Física : 1. Vibrações mecânicas.

2. Propagação.

3. Propriedades materiais.

Sônica : 1. Aplicações de potência.

2. Aplicações de análise.

3. Aplicações aos demais campos da técnica.

Nepomuceno (1994) afirma que ainda pode ser encontrado o termo acústica das construções, que se refere ao estudo da acústica arquitetônica e da acústica dos ambientes. O primeiro destina-se ao estudo do isolamento sonoro dos ambientes. O segundo procura favorecer a inteligibilidade e eliminar os fatores que possam produzir a falta de nitidez ou desconforto auditivo. A acústica dos ambientes abrange, ainda, a acústica estatística, que estuda as reverberações; a acústica geométrica, que cuida da distribuição do som no ambiente e da forma dos auditórios; e a acústica ondulatória, que se preocupa com as dimensões das salas para que as ressonâncias indesejadas sejam evitadas.

CONCEITOS FÌSICOS

Antes de entrar no estudo da acústica física, o profissional da área da saúde deve ter conhecimento sobre alguns conceitos da física, os quais podem ser encontrados a seguir (Gelfand, 1990).

As quantidades físicas são divididas em básicas e derivadas, sendo tempo, distância, e massa, quantidades básicas, e velocidade, força e trabalho, quantidades derivadas. Para que essas quantidades sejam compreendidas é necessário que sejam discutidos dois conceitos, o de escala e o de vetor. A escala refere-se à medição da magnitude (tamanho) das quantidades. A distância, então, é um exemplo de escala. A quantidade que é descrita de acordo com sua magnitude e direção é chamada de vetor. Por exemplo, se um corpo move-se um metro de um ponto a outro, diz-se que o mesmo se deslocou. Aqui, a escala distância tornou-se vetor deslocamento, pois envolveu magnitude e direção.

As quantidades derivadas são vetores se um dos seus componentes também for um vetor. Por exemplo, força é um vetor, pois envolve o componente massa (uma escala) e aceleração (um vetor). As quantidades são descritas em forma de unidade, que podem ser medidas e repetidas. Por exemplo, a unidade de tempo é o segundo, a unidade de massa é o quilograma, a unidade de distância é o metro. Cabe aqui diferenciar massa (M) e peso. Massa se refere à densidade de um corpo. Peso se refere à força da gravidade sobre esse corpo.

Um outro exemplo, a velocidade(v) é derivada das quantidades básicas de deslocamento (que é um vetor de distância e tempo). A aceleração (a) refere-se à mudança de velocidade em um determinado tempo. A tabela 2.1 resume o sistema internacional (SI) de unidades.

A primeira Lei de Newton diz que quando um corpo esta parado, tende a ficar parado, e quando um corpo esta em movimento, tende a ficar em movimento. Esses fenômeno são conhecidos como inércia, que é a propriedade de massa (M) de continuar fazendo o que já vinha fazendo. Uma influencia externa poderá modificar a inércia de uma massa; essa influência é a força (F). Deslizando-se um objeto em outro, tem-se uma força em oposição a um movimento, ou seja, uma resistência.

O consenso de elasticidade também é interessante para a compreensão dos processos envolvidos na acústica, e pode ser definido como a propriedade que um objeto possui de se deformar e voltar a seu estado inicial. Quanto mais tenso ou elástico for o objeto, mais rapidamente ele irá retornar a sua posição de origem depois de ter sido deformado. O trabalho (W) é o resultado de uma força aplicada em um corpo e tem como resultado seu deslocamento. A capacidade de se produzir em um trabalho é conhecida como energia (E) . A energia de um corpo em movimento é conhecida como energia potencial. Um pêndulo em movimento terá maior energia cinética quando estiver movendo-se rapidamente, ou seja, quando passar pelo ponto médio. Por outro lado, terá energia potencial maior quando a sua velocidade for zero, ou seja quando estiver em uma das extremidades do pêndulo. A potência (P) é a razão na qual o trabalho está sendo executado. Intensidade (I) é a quantidade de potência por área (A).

A intensidade é medida em watts por metro quadrado (w/m²), sendo 10-¹² w/m² a quantidade de intensidade mínima para se ouvir um som. Uma fonte sonora produz ondas sonoras que se irradiam por todos os lados em forma de esfera que aumenta à medida que se afasta dessa fonte. Então, com o aumento da distância das esferas em relação ao centro da fonte sonora, a potência deste som irá ser dividida pelo tamanho das esferas. À medida que as esferas vão aumentando, com o aumento da distância da fonte sonora, a potência vai diminuindo. Desta maneira, a magnitude de um som irá diminuir à medida que o ouvinte se afasta da fonte sonora.

Assim como potência dividida por área é igual à intensidade, força dividida por área é igual a pressão (p). Então, como para intensidade, o som mínimo ouvido é de 10-¹² w/m², para pressão o som mínimo ouvido é de 2 x 10-5 N/m².

Qualidade físicas básicas e derivadas,unidades e fatores de conversão

Qualidade Fórmula Unidade do SI (mks) Unidade Valores Equivalentes

Tempo(T) T S s

Massa(M) M Kg g 1 kg = 1,000g

Deslocamento(x) X m cm 1