Psicoacústica Fenômenos da propagação do som

1. PsicoacústicaFenômenos da propagação do som Fga. PierangelaNota Simões

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. Reflexão

8. Som refletido

9. Reflexão • Sons refletidos são algumas vezes chamados de ecos ou ondas dereverberação, cuja diferenciação está apenas na distância do obstáculo em relação à fonte sonora

10. 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

11. Reverberação • É um fenômeno característico de recintos fechados, cujo controle é de suma importância em auditórios, teatros e estúdios

12. Reverberação

13. Reverberação • Basílica de São Pedro: 10 segundos • Biblioteca Pública de Los Angeles: 25 segundos

14. 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

15. Eco

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. Absorção • Esse tipo de material é chamado de material absorvente ou absorvente acústico, e sua magnitude é dada pelo coeficiente deabsorção (a), que representa a relação entre a energia absorvida e a energia incidente, expresso numericamente, variando de 0 a 1

23. 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

24. Reflexão X Absorção

25. 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

26. 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

27. 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

28. 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

29. Materiais acústicos • Tipo de material destinado a reter o som, absorvendo-o, para ser transformado em energia térmica e dissipado em seu interior

30. Isolante fibroso • Transforma a energia sonora em calor. • Tem elevado coeficiente de absorção. • Ex: fibra de vidro

31. Isolante poroso • O som é refletido inúmeras vezes nos poros até que se dissipe • Ex: isopor, espuma

32. 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

33. Isolante acústico

34. Isolante acústico

35. Isolante acústico

36. 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 

37. Refração • É a variação na direção de propagação da onda sonora, devido a uma variação da velocidade do som em diferentes meios

38. 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)

39. 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

40. Difração • É a mudança na direção de propagação da onda sonora • A onda sonora pode desviar ou contornar um obstáculo

41. Difração

42. 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

43. 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.

44. Orifício maior do que o comprimento de onda Transmissão sem perda de intensidade.

45. 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

46. 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

47. 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

48. 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

49. Cristal

50. Ponte de Tacoma