FIGURA 1 – PROPAGAÇÃO DO SOM
FONTE: O autor
O som pode ser percebido entre ambientes, até mesmo, através de pequenas vibrações. Por que você acha que isso acontece? Exatamente! Como o som se propaga pela vibração das moléculas, quando as partículas de ar se chocam contra um obstáculo, como uma parede, por exemplo, elas fazem com que as partículas da parede vibrem, transmitindo o som, através dessa vibração, para os cômodos contíguos. Portanto, quanto mais fina for uma parede, mais ela vibra, e mais som é transmitido.
O som também pode ser definido como uma diferença de pressão, ou seja, a pressão atmosférica é constante e estática, e quando uma pessoa fala ou faz algum barulho, ela está interferindo na pressão atmosférica, causando um abalo que será sentido pelas outras pessoas, como um som. Dependendo da pressão sonora envolvida, esse abalo na pressão pode ser sentido, fisicamente, pelo deslocamento do ar, além do barulho, como quando ocorre a explosão de uma bomba.
Assim, começaremos a entender alguns conceitos importantes para a compreensão do comportamento e como podemos fazer o tratamento acústico dos espaços.
A primeira coisa que você deve saber é que o som é uma onda e que se propaga de maneira tridimensional, ou seja, a partir de um emissor, o som se propagará em todas as direções. Além disso, como qualquer tipo de onda, o som precisa de um meio físico para se propagar, isto é, o som só se propaga se houver um material no qual ele se espalha. Como vimos, a colisão entre as partículas propaga o som, portanto, se não existirem partículas, o som não pode se propagar.
Estudaremos alguns parâmetros dessa onda, que a caracterizam e que permitem a quantificação do som. O primeiro parâmetro relativo a uma onda, que devemos entender, é a “frequência”. A frequência de uma onda pode ser
UNIDADE 1 — CONFORTO ACÚSTICO
entendida como o número de ciclos que uma onda faz em um determinado período de tempo, ou seja, quantas vezes essa onda sai do seu estado de repouso, atinge seu ponto máximo (conhecido como pico), atinge seu ponto mínimo (conhecido como vale), e volta ao seu estado inicial de repouso.
O físico que definiu esse tipo de medição foi Heinrich Rudolf Hertz, que determinou que a frequência é o número de ciclos em um segundo. Essa medida, em homenagem a esse físico alemão, ficou conhecida como Hertz.
A seguir, será possível observar que, em um período de um segundo, a onda percorre dois ciclos completos, o que significa que essa onda tem uma frequência de 2 Hertz, ou 2 Hz.
FIGURA 2 – FREQUÊNCIA
FONTE: O autor
O próximo parâmetro a ser estudado é o “período” de uma onda. Esse
“período” tem uma relação direta com o tempo. O período de uma onda pode ser definido como o tempo de duração de um ciclo, ou seja, o tempo que uma onda leva para sair do seu estado de repouso, atingir seu pico, atingir seu vale, e voltar ao estado inicial de repouso.
Vimos, anteriormente, que a frequência da onda é de 2 Hz, ou seja, em um segundo, a onda percorre dois ciclos. Qual é o período da onda representada?
Isso mesmo! 0,5 segundos, ou seja, se, em um segundo, a onda percorre dois ciclos, isso significa que ela percorre um ciclo em 0,5 segundos.
TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E FISIOLÓGICAS DO SOM
FIGURA 3 – PERÍODO
FONTE: O autor
Em tipos de ondas diferentes, esse período pode ter uma variação praticamente infinita de tempo, de muito curto a muito extenso, mas, é claro que, quando falamos de som, esses tempos são muito pequenos.
Um outro parâmetro que utilizamos para definir as ondas sonoras é a
“Amplitude”. Podemos definir a amplitude de onda como a distância entre o ponto de equilíbrio da onda e o seu pico ou o seu vale.
Como falamos de distância, a medida da unidade da amplitude da onda pode ser o metro, o centímetro ou, ainda, o milímetro. Também podem ser utilizadas outras medidas, como o Pascal, mas, para nossos trabalhos, utilizaremos o metro ou suas divisões.
A seguir, será possível ver que a amplitude da onda que está representada é de 0,012cm.
A amplitude de uma onda vai do repouso até o pico.
NOTA
UNIDADE 1 — CONFORTO ACÚSTICO
FIGURA 4 – AMPLITUDE
FONTE: O autor
Apenas para fixar os conceitos que vimos, qual é a frequência da onda representada? Como sabemos que a frequência é medida em segundos, podemos verificar que um ciclo completo dessa onda demora dois segundos, certo?! Isso significa que a frequência é de 0,5 Hz, ou seja, em um período de um segundo, a onda percorre a metade de um ciclo. Além disso, qual é o período da onda? Isso mesmo! Essa onda tem um período de dois segundos, ou seja, a onda faz um ciclo completo em dois segundos.
O próximo parâmetro a ser estudado é o “Comprimento de Onda”. No parâmetro anterior, o comprimento é dado em metros, centímetros ou milímetros, pois é uma medida de distância. Essa distância é medida entre pontos iguais da onda, isto é, a distância é medida entre o momento de repouso, ou o de pico, ou o de vale. O comprimento da onda fornece a distância entre pontos da onda que têm as mesmas características.
A seguir, poderemos notar que o comprimento de onda é de 10m, ou seja, a distância entre pontos iguais dessa onda é de 10m. Podemos perceber que existe uma letra grega, o λ (lambda). Esse é o símbolo utilizado para indicar o comprimento de onda. Também é possível perceber que não temos a presença do tempo, então, não podemos calcular o período e a frequência da onda.
TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E FISIOLÓGICAS DO SOM
FIGURA 5 – COMPRIMENTO DE ONDA
FONTE: O autor
O último parâmetro que existe para todas as ondas é a “Velocidade”. A velocidade, obviamente, é uma medida da rapidez com que a onda se propaga em algum meio. A velocidade é representada pela letra “v”.
A velocidade de propagação (v) é a divisão da distância percorrida pela onda pelo tempo necessário para percorrer essa distância. Como estamos falando de uma distância dividida por um tempo, a unidade de medida da velocidade de propagação é dada em metros por segundo (m/s).
Você já deve ter percebido que a velocidade de onda é uma relação entre o comprimento de onda (λ) e o período, ou seja, é a divisão do comprimento de onda pelo período.
UNIDADE 1 — CONFORTO ACÚSTICO
FIGURA 6 – VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DA ONDA
FONTE: O autor
No caso do som, quanto mais denso o meio no qual a onda está se propagando, mais rápida é a sua velocidade. Isso significa que o som se propaga mais rápido na água do que no ar, por exemplo. Para que se tenha uma ideia, consideramos que a velocidade do som no ar é de 340 m/s.
QUADRO 1 – VELOCIDADE DO SOM EM DIFERENTES MEIOS
FONTE: <https://www.todamateria.com.br/velocidade-do-som/>. Acesso em: 5 jul. 2019.
TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E FISIOLÓGICAS DO SOM
Para nós, designers, pensando no conforto acústico dos nossos clientes, o fato de o som se propagar mais rapidamente no concreto do que no ar, por exemplo, pode ser um problema muito grave e difícil de ser resolvido. Por que isso pode ser um problema? Como o som se propaga mais rápido em meios mais densos, fica mais difícil de absorvê-lo, ou seja, é mais difícil de absorver o som que está se propagando pelo concreto do que o som que se propaga pelo ar.
Já que estamos falando da velocidade de propagação do som, temos a certeza de que você já assistiu a algum filme da série Guerra nas Estrelas, ou algum outro filme de ficção científica. Podemos perceber que a maior parte desses filmes tem várias cenas de ação, com explosões, raios disparando e naves voando para todos os lados. Outra coisa presente na maior parte desses filmes é o som das explosões, das armas e das naves. Você acha que essas cenas aconteceriam, de verdade, caso tivéssemos a tecnologia, isto é, as batalhas seriam tão barulhentas?
Isso mesmo, é claro que não ouviríamos nenhum som, porque, como já vimos, o som precisa de um meio para se deslocar e, no espaço, há o vácuo, o que quer dizer que não existe nenhum meio físico que permita o deslocamento do som.
Essa é uma liberdade que os cineastas tomam para que os filmes fiquem mais emocionantes.
Simples até agora, certo?! Então, estudaremos algumas características fisiológicas do som, estas que têm a ver com a nossa audição e a maneira como nós o percebemos.
A primeira característica sonora que vamos estudar é a “Intensidade Sonora”. A intensidade sonora tem relação direta com a quantidade de energia transportada pela onda sonora.
A intensidade sonora é o que chamamos, normalmente, de volume do som. Quando uma pessoa pede para que aumentemos o volume do rádio ou da televisão, ela está pedindo para que aumentemos a intensidade sonora, ou seja, a quantidade de energia que aquela onda sonora está transportando. A intensidade sonora é medida em decibéis, que é uma divisão de 1 bel. Essa escala é relativa, isto é, não tem dimensão, e é uma escala logarítmica, ou seja, 2dB não são o dobro de 1dB, mas uma quantidade muito maior.
0 dB é o limiar da audição, ou seja, o som mais baixo que o ser humano consegue ouvir, enquanto 120 dB é o limiar da dor, causando a surdez com uma exposição muito curta. O decibel será usado em nossos cálculos acústicos.
Existe uma lei da física que nos ajuda a entender como a intensidade sonora diminui com a distância. É a lei do inverso do quadrado da distância.
A seguir, poderemos entender como o som perde sua potência conforme vai se distanciando da fonte. Se você tem uma distância “r”, o som atinge uma área
“A”; se dobrarmos a distância para “2r”, a área atingida pelo som quadruplica, ou seja, a intensidade sonora é inversamente proporcional ao quadrado da distância.
UNIDADE 1 — CONFORTO ACÚSTICO
FIGURA 7 – LEI DO INVERSO DO QUADRADO DA DISTÂNCIA
FONTE: <https://taniapinto23.files.wordpress.com/2011/04/imagem12.gif>. Acesso em: 6 jul. 2019.
Na prática, significa que, se da fonte sonora estiver saindo uma intensidade de som igual a “X”, o ponto “r”, localizado 1m de distância da fonte, chegará à mesma quantidade de som “X”. No ponto 2r, localizado 2m de distância da fonte, a intensidade de som que chegará será de “X/4”, ou seja, apenas 0,25X em relação ao som que está saindo da fonte original. No ponto “3r”, que está localizado 3m de distância da fonte original, a intensidade de som que chegará será de “X/9”, nove vezes menos do que o som que saiu da fonte.
Essa lei tem uma relação direta com o que vimos no começo desta unidade, isto é, conforme a distância da fonte sonora aumenta, as partículas que foram movimentadas por essa fonte vão perdendo a sua força. Isso pode ser um grande problema para um show, por exemplo, pois as pessoas, mais perto das caixas acústicas, ouvirão uma quantidade ensurdecedora de som, garantindo que as pessoas mais distantes dos palcos e das caixas acústicas consigam ouvir algum som. Você consegue perceber como isso influencia, diretamente, nossos projetos de auditórios e teatros? Onde colocar as caixas acústicas, de tal forma a garantir que todos os presentes ouçam a mesma quantidade de som? Acertar esse cálculo e esse posicionamento é um grande desafio para os especialistas em som arquitetônico.
TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E FISIOLÓGICAS DO SOM
FIGURA 8 – POSICIONAMENTO DAS CAIXAS ACÚSTICAS
FONTE: <https://www.somaovivo.org/artigos/a-lei-dos-inversos-dos-quadrados-e-o-audio/>.
Acesso em: 6 jul. 2019.
No exposto, temos um grupo de caixas acústicas na posição “ST1”. Essa é a posição mais tradicional de uso dessas peças no palco, próximo aos músicos, ou no púlpito, próximo ao pastor ou ao padre, se pensarmos em um local de culto. Nessa posição, podemos ter a certeza de que, se o ouvinte “ov1” estiver ouvindo confortavelmente, o ouvinte “ov2”, mais distante do palco, ou do púlpito, não estará ouvindo praticamente nada, enquanto que se o ouvinte “ov2”
estiver ouvindo confortavelmente, certamente, o ouvinte “ov1” estará com uma intensidade sonora ensurdecedora. Já a posição do conjunto de caixas acústicas indicado na posição “ST2”, no alto do palco, diminui a diferença entre as distâncias que o som deve percorrer entre os ouvintes “ov1” e “ov2”, o que quer dizer que a diferença entre a intensidade sonora ouvida pelos dois ouvintes é menor.
Essa é uma das formas de resolver o problema. Você consegue pensar em alguma outra? Isso mesmo! Podemos ter um conjunto de caixas acústicas, com menor potência, na parte dos fundos da sala. Podemos, ainda, colocar os alto-falantes pendurados no centro da sala. Você percebe como existem outros modos? O que precisamos é entender a física do som, e como podemos resolver os problemas do nosso cliente. Dessa forma, o estudo das características físicas e fisiológicas do som influencia, diretamente, a qualidade do nosso trabalho.
O exposto a seguir mostrará a escala de decibéis, e é possível notar que sons até cerca de 50 dB são considerados repousantes, já que não incomodam. A partir disso, os sons começam a incomodar, fatigar, e chegam a ser perigosos ou dolorosos.
UNIDADE 1 — CONFORTO ACÚSTICO
FIGURA 9 – ESCALA DE DECIBÉIS
FONTE: <https://qualidadeonline.files.wordpress.com/2011/09/rudo.jpg>. Acesso em: 14 dez. 2019.
É importante que o designer conheça essa escala por vários motivos, por exemplo, se o profissional estiver fazendo uma reforma de um imóvel que vai mudar de uso, transformando-se em uma indústria, ou algum outro uso, que seja uma fonte de ruído muito grande. Portanto, será preciso que seja projetado um tratamento acústico apropriado, diminuindo o ruído provocado pelo novo uso e reduzindo o estresse dos funcionários e dos moradores do entorno.
A segunda característica do som que vamos estudar é o “Timbre”. É essa a característica que nos permite diferenciar as fontes sonoras. Aliás, é uma característica da fonte sonora, e não do som. Você já deve ter ouvido falar de instrumentos que têm uma afinação diferente dos outros, certo?! Isso acontece, com frequência, em uma orquestra. Um violino, por exemplo, pode ter uma afinação diferente de outro violino.
É o timbre que nos permite reconhecer a diferença entre violinos com diferentes afinações. É o timbre que permite que um maestro reconheça algum instrumento que esteja fora do tom em meio a uma orquestra com dezenas de
TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E FISIOLÓGICAS DO SOM
outros instrumentos, ou uma voz desafinada em um coral com dezenas de outras vozes. É o timbre que permite distinguir as diferenças em sons que têm a mesma intensidade e a mesma frequência, identificando cada uma das fontes sonoras.
Nós também conseguimos identificar as emoções de uma pessoa pela sua voz, diferenciar os timbres de voz de nossos amigos e saber quem está ao telefone logo no começo da nossa conversa.
A seguir, será possível ver que o timbre tem uma relação direta com a forma da onda, pois, muitas vezes, a amplitude e a frequência são as mesmas, mas o formato da onda permite perceber as diferenças.
FIGURA 10 – COMPARAÇÃO ENTRE TIMBRES
FONTE: <http://ondasdosaber1.blogspot.com/2016/06/musica.html>. Acesso em: 6 jul. 2019.
A terceira característica que estudaremos é a “Altura do Som”. Altura do som não tem a ver com a intensidade e o “volume” do som. Essa “Altura”, a qual estamos nos referindo, tem a ver com a classificação do som em “Graves”,
“Médios” e “Agudos”, e não com a frase usual que diz que “o som está alto”
quando o volume do som é muito grande, como vimos, essa é a intensidade sonora. É importante que você entenda essa diferença, pois ajudará a entender os materiais de absorção sonora.
Essa “Altura sonora” está relacionada com a frequência sonora, com o número de ciclos por segundo, ou Hertz, e está associada à música, mas também é importante para nosso tratamento acústico.
UNIDADE 1 — CONFORTO ACÚSTICO
A altura do som está relacionada diretamente com a frequência. Como será possível observar, quanto menor a frequência, mais grave ou grosso o som, e quanto maior a frequência, mais agudo ou mais fino o som.
FIGURA 11 – ALTURA OU FREQUÊNCIA SONORA
FONTE: <http://8ondassonoras.weebly.com/o-espectro-sonoro.html>. Acesso em: 5 jul. 2019.
A seguir, acompanharemos uma comparação entre os sons graves e os sons agudos.
FIGURA 12 – COMPARAÇÃO ENTRE ONDAS GRAVES E AGUDAS
FONTE: <https://pt-static.z-dn.net/files/d30/6b53601547b2308fa8f500f0550442e5.png>. Aces-so em: 6 jul. 2019.
A última característica do som é a “inteligibilidade”, ou seja, o grau de compreensão do que está sendo dito. No design de interiores, é um conceito fundamental. Você já pensou se, em um projeto de auditório ou de teatro, as
TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E FISIOLÓGICAS DO SOM
pessoas não conseguirem entender o que está sendo falado? Uma sala de aula onde os alunos não consigam entender o que está sendo dito pelo professor?
Falando em termos fisiológicos, qual é o efeito de todas essas características para o ouvido humano, ou seja, como, efetivamente, essas qualidades nos afetam?
Primeiramente, estudaremos como ouvimos o som, ou seja, como funciona a nossa audição. O ouvido humano é dividido em três partes: o ouvido externo, o ouvido médio e o ouvido interno.
O ouvido externo, de forma simples, constituído, principalmente, pela orelha, funciona para direcionar as ondas sonoras que chegam até essa parte do sistema em direção ao canal auditivo. Daí, chegam a forma e o posicionamento da orelha, que concentram as ondas sonoras e as direcionam, melhorando a audição.
Caso uma pessoa perca a orelha em algum acidente, isso não altera a audição, apenas diminui a quantidade de som que chega ao canal auditivo.
O ouvido médio é composto pelo tímpano e por três pequenos ossos, chamados de martelo, bigorna e estribo, que são os responsáveis por transmitir as vibrações do meio pelo qual o som é transportado para o ouvido interno, através de movimentos contínuos e muito rápidos. É claro que essa é uma simplificação, pois o que interessa são os desconfortos causados pelo excesso de ruído e como podemos resolvê-lo, certo?!
Finalmente, no ouvido interno, temos a cóclea, que tem a forma de um caracol. Essa parte do ouvido é a responsável por transformar as vibrações em impulsos elétricos que serão transmitidos para o cérebro.
FIGURA 13 – OUVIDO
FONTE: <https://www.colegioweb.com.br/acustica/qualidades-fisiologicas-do-som.html>.
Aces-UNIDADE 1 — CONFORTO ACÚSTICO
Nosso cérebro é capaz de distinguir os timbres do som, o tom (ou altura) e a intensidade sonora, conhecida como o volume do som.
O timbre, como já estudamos, é o que permite identificar e distinguir os sons, se estamos ouvindo um violão ou uma guitarra.
O tom permite perceber se um som é grave ou agudo, o que está diretamente relacionado com a frequência da onda sonora, ou seja, um som grave tem uma frequência baixa, enquanto um som agudo tem uma frequência mais alta.
Por fim, a intensidade sonora permite saber se o som está alto ou baixo, isto é, quando pedimos que alguém aumente ou abaixe o volume do som da televisão, estamos falando sobre intensidade sonora. Caso essa intensidade seja muito alta, poderemos sentir dores e, até mesmo, perder a audição, em casos extremos.
Neste tópico, você aprendeu que:
• O som se propaga em ondas tridimensionais, pela diferença de pressão.
• A frequência sonora é o número de ciclos em um período.
• O período é o tempo de duração de um ciclo.
• A amplitude é a distância entre o ponto de equilíbrio e o pico ou o vale de uma onda.
• O comprimento é a distância entre pontos de uma onda com as mesmas características.
• A intensidade sonora é o volume do som, medido em decibéis.
• A lei do inverso do quadrado, isto é, a intensidade sonora, é inversamente proporcional ao quadrado da distância.
• O timbre é uma característica da fonte sonora.
• A altura do som está relacionada com a frequência sonora; quanto maior a frequência, mais agudo o som. Quanto menor a frequência, mais grave o som.
• A inteligibilidade é o grau de compreensão da fala.
• O ouvido humano é dividido em ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno.
RESUMO DO TÓPICO 1
1 Analise a frase a seguir: Esta característica do som está associada à forma da onda, e nos permite distinguir sons da mesma frequência, produzidos por instrumentos diferentes. É caracterizado pela composição de frequências que constituem a onda sonora emitida pelo instrumento. A qual característica
1 Analise a frase a seguir: Esta característica do som está associada à forma da onda, e nos permite distinguir sons da mesma frequência, produzidos por instrumentos diferentes. É caracterizado pela composição de frequências que constituem a onda sonora emitida pelo instrumento. A qual característica