Teoria Básica - I

Um pouco de teoria geral

Há várias maneiras de se propor o aprendizado numa área técnica. Duas são as mais comuns:

- expondo fórmulas matemáticas e exigindo do iniciante a memorização do conteúdo teórico;
- mostrando fenômenos que ocorrem, na prática, no dia-a-dia de qualquer pessoa, desde a sua infância.

Por motivos óbvios, preferimos o segundo método. Explicar o que é som pode se transformar numa longa exposição de princípios físicos que ocorrem na natureza. Para fugir disso, é necessário entendermos os conceitos (naturais) de som. As descrições abaixo podem ser entendidas por qualquer pessoa.
Há dois conceitos fundamentais para a palavra som :

1. SOM VIBRAÇÃO   -  perturbação física transmitida em um meio físico
2. SOM SENSAÇÃO  - perturbação psico-fisiológica captada pelos nossos ouvidos

No primeiro caso, trata-se do deslocamento de moléculas que uma onda sonora produz em um meio qualquer de propagação. No nosso caso, o meio mais comum é o ar. No segundo,  trata-se do som propriamente dito,  a sensação que é captada pelo nosso ouvido.

O conceito que mais nos interessa na acústica arquitetônica é o último, evidentemente. Para atingir o pavilhão auditivo o som necessita de um meio de propagação provido de inércia e de elasticidade e no presente estudo é o próprio ar que nos envolve. Se não houver nenhum gás preenchendo o espaço que nos circunda, os sons deixarão de ser ouvidos.

Primeiro, volte um pouco no tempo. Lembra de quantas vezes você jogou uma pedra dentro de uma piscina, de um lago ?  Se a água estivesse tranqüila (parada) você ficava admirando as pequenas ondas que provocou na superfície da água. E deve ter observado que as ondas se repetiam, sempre se afastando do ponto onde a pedra havia caído, formando novos círculos concêntricos. Quanto mais se afastavam do centro desses círculos (local onde a pedra havia caído) mais as ondas iam perdendo "força" , ficando mais "baixas",  até cessarem seu movimento. Você tinha acabado de criar um movimento ondulatório.

Agora retorne aos tempos de hoje. Se fosse possível congelar e depois recortar toda a área da água que contivesse as ondas (um círculo) e girá-lo nos sentidos vertical e horizontal com o centro fixo, você obteria uma esfera. E as ondas, já em três dimensões, pareceriam sair do centro para a superfície da esfera. Como se fossem bolhas de sabão se formando uma dentro da outra com espaçamento entre elas cada vez maior.

Essa explicação, bastante elementar, é fundamental no entendimento da propagação do som.
Ela serve para demonstrar que o som se propaga em todas as direções dentro de um meio apropriado. Mas observe. Seria muito mais difícil estudar-se a propagação do som   sempre partir de uma esfera. Como no estudo da ótica, adota-se um feixe. Que é o resultado de secção vertical (ou horizontal, também, para efeito de exemplo) na bolha de sabão  no círculo "congelado". Em ambas as situações o feixe seria uma linha, digamos, sinuosa, como mostrado abaixo

Figura 1

Admita a onda agora como se fosse uma reta simples (sem as ondulações)   para que se possa estudar as características direcionais do som    - e não a suas características qualitativas (depois você vai saber o que é isso). Agora, para iniciar nosso estudo, o som será um feixe, como um facho de luz.

Aconselhamos sempre o leitor a transpor o que ele já sabe sobre outro assunto  àquela área onde está se iniciando. É bom sempre lembrar que há uma similitude de propriedades na  maioria das áreas técnicas.

Um conceito ou uma definição ou até fórmulas detêm diversos parâmetros iguais ou bastante semelhantes ao se transportarem para outra ciência. Dizem os estudiosos que tudo não passa de um certo "complô" divino: toda a área do conhecimento científico converge para as mesmas leis maiores, aquelas universais, que não foram ditadas pelo homem, mas sim por Deus. Assim,
se você estudar a propagação da luz verá que o básico é o mesmo que aquele verificado na propagação do som no ar. Feixes percorrendo o espaço, o meio. Com a luz tudo é bem mais compreensível porque a gente pode "percebê-la" em seu caminho, suas reflexões, seus sombreamentos. Com o som apenas "sente-se", ou melhor ainda, ouve-se. Porque é um fenômeno mais
"escondido".
Se você chegar a projetar caixas acústicas verá que muitas fórmulas são idênticas àquelas usadas em eletrônica. Essas "parcerias" técnicas podem ser mais nitidamente notadas em três áreas, que nos interessam por ora:

acústica => eletroacústica => eletrônica

Há nessas três ciências muitas fórmulas quase iguais, mudando-se apenas alguns parâmetros básicos. No nosso caso, fique com a ótica por enquanto. Admita que um feixe de som é basicamente igual a um feixe de luz no seu caminhamento dentro de um meio apropriado.

Reflexão

Assim como um feixe  de luz (um raio, popularmente) reflete-se no espelho, o feixe de som reflete-se (ou desvia-se) em qualquer anteparo encontrado em seu caminho. Igualmente como na ótica, os raios sonoros obedecem aos mesmos  princípios básicos. O principal no presente caso é:

• o ângulo de incidência do raio é igual ao de reflexão

Observe que o ângulo A é igual ao ângulo B

Essa é a forma mais simples de apresentar essa característica. Há, claro,  muitas outras propriedades envolvidas se estudarmos mais  aprofundadamente o assunto.

Absorção

Trata-se de uma característica importantíssima no estudo do som. Na verdade,  é uma propriedade dos materiais e formas existentes no ambiente onde se propaga o som e não propriamente dele. Para entender rapidamente compare :

Jogue uma pequena bola de borracha diretamente ao encontro de uma parede de alvenaria e observe onde ela cai de volta. Agora cubra esse local da parede com uma esponja de nylon grossa e jogue ali novamente  a bola da mesma maneira (força, inclinação, distância etc) com que jogou da primeira vez. Você verá que a bola, agora, cai, é claro, bem mais próxima da parede. "Ela foi amortecida pela esponja", todos se apressam em dizer. Na realidade, o impacto da bola na parede  é que foi absorvido, em boa parte,  pela esponja, e fez a bola retornar com "menos"  força. Isso é Dinâmica (uma das partes fundamentais da Física), mas o conceito, no seu precípuo, é aplicado à  acústica geral nesse aspecto.

Com um feixe sonoro acontece mais ou menos a mesma coisa. O raio refletido guarda menor potencial sonoro que o incidente. Você aprenderá isso em maiores detalhes quando estudarmos a aplicação de materiais no tratamento acústico de ambientes.

Quando estivermos estudando a acústica aplicada a ambientes, mostraremos a tabela que dá os índices de absorção do som para os  materiais mais comumente usados.

Velocidade do Som

Dizemos que o som se desloca a n metros por segundo. Na verdade o que se desloca  são as ondas, e a gente assim se refere pois nos basta, em princípio, o estudo da frente de onda, ou a onda da frente. Esse deslocamento do feixe sonoro é bastante variável em função direta do meio onde se ele se propaga. 

Quanto mais denso um meio, maior velocidade na propagação. Ao verificar a pequena tabela abaixo, não se pode esquecer das características internas de cada material  e a temperatura ambiente. Esta última pode alterar bastante a  configuração interna das moléculas do material .
Quanto mais denso o material, mais próximas e rigidamente ligadas e próximas estão suas moléculas. Isto favorece o aumento da velocidade do som. A temperatura atua diretamente nessas duas características dos materiais.

                              Velocidade média do som nos materiais mais comuns (em m/s)

Obs: Esses valores servem para calcular  a transmissão do som em vários meios. Não confunda essas grandezas com aquelas que absorvem o som. Você vai usar esses valores quando estiver trabalhando com transmissão de ruídos, isto é,  Vibração.

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