História da Acústica 2

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FFI0210 Acústica Física

História da Acústica 2

Prof. Dr. José Pedro Donoso

Universidade de São Paulo

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Agradescimentos

O docente da disciplina, Jose Pedro Donoso, gostaria de

expressar o seu agradecimento as editoras

LTC

(livros Tecnicos e

Científicos) e

Cengage Learning

pelo acesso às figuras dos livros

textos: ”Fisica” de Tipler & Mosca e “Fundamentos de Física” de

Halliday, Resnick e Walker (LTC) e “Principios de Física” de

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China:

270 A.C. padrão de altura (pitch) para música.

Grecia e Roma Pitagoras Chrysippus Marco Vitruvius Severino Boethius (480 – 524) Século XVII Marin Mersenne (1588 – 1648) Pierre Gassendi (1582 – 1655) Robert Boyle (1626 – 1691) Robert Hooke (1635 – 1703) Joseph Sauveur (1653 – 1713)

Franciscus Mario Grimaldi (1613 – 1663)

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Século XVIII

Ernst Chladni (1756 – 1827) Isaac Newton (1642 – 1726)

Giovanni lodovico Bianoni (1717 – 1781)

Charles Marie de la Condamine (1701 – 1773) Richard Helsham (1680 – 1758)

John W. Strutt (Lord Rayleigh) (1845 – 1919) Arthur Gordon Webster (1863 – 1923)

Thomas Young (1773 – 1829) e Auguste Jean Fresnel (1788 – 1817)

Métodos de analisis

Isaac Newton (1642 – 1726) e Gottfried W. Leibniz (1646 – 1716) Joseph Louis Lagrange (1736 – 1813)

James Bernoulli (1654 – 1705) e Johann Bernoulli (1667 – 1748) G.F.A. L’ Hôpital (1661 – 1704) e Gabriel Cramer (1704 – 1752)

Leonhard Euler (1707 – 1783) e Jean Le Rond d’Alembert (1717 – 1783) Daniel Bernoulli (1700 – 1783) e Joseph Louis Lagrange (1736 – 1813)

Pierre Simon Laplace (1749 – 1827) e Adrian Marie Legendre (1736 – 1833) Jean B. Joseph Fourier (1768 – 1830) e Simeon D. Poisson (1781 – 1840)

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Século XIX

Simon Ohm (1789 – 1854)

Hermann F.L. von Helmoltz (1821 – 1894) Wallace Clement Sabine (1868 – 1919)

Século XX

Paul Earl Sabine (1879 – 1958)

Hale Johnson Sabine (1909 – 1981) Constantin Chilowsky (1880 – 1958) Paul Langevin (1872 – 1946)

Vern O. Knudsen (1893 – 1974) Cyril M. Harris (1917 - )

Harvey Fletcher (1884 – 1990) Richard Henry Bolt (1911 – 2002) Leo Beranek (1914 - )

Carleen Hutchins (1911 - )

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Joseph Fourier

(1768 – 1830)

Coleção Aventura na Ciência, Eletrônica (Editora Globo, 1994)

Matemático francés, publica em 1862 seu método para analisar ondas.

Onda: amplitude do sinal vs tempo

Espectro sonoro: amplitude vs frequência

ω

₀

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Ernst Heinrich Weber (1795-1878) foi um dos pioneiros a estudar a resposta humana a estímulos físicos. Experimentando com pesos, ele decubriu que a resposta do indivíduo era proporcional ao aumento relativo da carga. Matematicamente, a relação entre o

estímulo (E) e a sensação humana (S) é logaritmica. As descobertas de Weber foram mais tarde popularizadas por Gustav T. Feschner (1801-1887), daí o nome Lei de

Feschner – Weber:

Em 1920, a unidade de transmissão em telefonia, desenvolvida pelos engenheiros da Bell Telephone passou a ser medida em “bel” (símbolo, dB), em homenagem a

Alexander Graham Bell (1847-1922). Harvey Fletchner (1884-1981) verificou que 1 dB era a mínima variação da potência sonora (W) detectável pelo sistema auditivo. A Lei

de Fechner – Weber pode ser reescrita na forma:

0

log

E

S

∝

(

)

0

log

10 W

W

dB

S

=

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Grandes salas de concertos e teatros de ópera

Scala de Milão (1778) considerada um marco na acústica de salas

Teatro Principal de Valencia (Espanha, 1832)

Liceu de Barcelona (1847) e Teatro Real de Madrid (1850)

Staatsoper (Berlin, 1742) e Bayerische Staatsoper (Baviera, 1813)

Grosser Musikverein (Viena, 1869), Opera de Paris (1875)

Royal Albert Hall (Londres, 1871) e Covent Garden (Londres, 1856)

Teatro de Bayreuth (Alemanha, 1876)

Metropolitan Opera (New York, 1883, 1966)

Teatro Colon (Buenos Aires, 1857)

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(10)

A. Perroux, L`Opera, mode d`´ Emploi (L´Avant Scene Opera, Paris, 2000)

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Revistas científicas dedicadas a acústica

Journal of the Acoustical Society (EUA, 1929) Revue d` Acoustique (Paris, 1932)

Akustiche Zeitschrift (Alemanha, 1936) Acustica (international journal)

Journal of Acoustics of the Academy of Science of the USSR (english traslation) The Strad (violinistas, 1890)

Journal of Sound and Vibration (Británico, 1964)

Catgut Acoustical Society: Newsletters (1963) and Journal (2004)

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Duas salas de concerto inaguradas no século XX mostraram aos especialistas que, em acústica, as coisas podem falhar

Royal Festival Hall (Londres, 1951): O tempo de reverberação da sala era muito curto. O problema foi corrigido por P.H. Parkin e K. Morgan em 1970.

R.T. Beyer. Sounds of Our Times (Springer & AIP, 1999)

Philharmonic Hall (New York, 1962) com projeto acústico de Leo Beranek. A controvérsia sobre a qualidade do som durou 30 anos e foi resolvida com uma reforma conduzida pelo Prof Cyril M. Harris. A sala foi reaberta em 1976 com o nome de Avery Fisher Hall.

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Wallace Clement Sabine (1868-1919)

Paul Earls Sabine (1879-1958), primo

Hale Johnson Sabine (1909-1981), filho

Professor de Harvard, considerado o pai da acústica aplicada a arquitetura. Estudou o problema acústico do auditório Fogg Lecture Hall inagurada em 1894 e, depois de muitas experiências estabelece uma

equação empírica que permite calcular o tempo de reverberação do som em função das dimensões do local e do coeficiente de absorção acústica dos materiais. A figura mostra os tempos medidos em função da localização no auditório. Seu filho Hale, dedicou-se ao estudo do controle de ruido em

industrias e instituições.

Raichel, The Sience & Applications of Acoustics (Springer, 2006) Perez Miñana. Compendio práctico de acústica (Ed. Labor, 1969)

Beyer. Sounds of Our Times (Springer & AIP, 1999)

(15)

Sala da orquestra Filarmónica de Berlín (1963). Projeto de Hans Scharoum e Palau de Música de Barcelona (1908) de Luis D. Montaner.

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(17)

A. Perroux, L`Opera, mode d`´ Emploi (L´Avant Scene Opera, Paris, 2000)

(18)

A. Perroux, L`Opera, mode d`´ Emploi (L´Avant Scene Opera, Paris, 2000)

Gravando ópera

Maestro Herbert von Karajan e Walter Legge (produtor, EMI)

Gravando O Crepusculo dos deuses (Wagner) Birgit Nilson (soprano), George Solti (regente)

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A. Perroux, L`Opera, mode d`´ Emploi (L´Avant Scene Opera, Paris, 2000)

Maria Callas em La Traviata (Verdi)

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Referências Bibliograficas

D.R. Raichel, The Science and applications of acoustics (2nd ed. Springer, 2006) Ian Johnston, Measured Tones (Ed. Taylor & Francis, 2002)

J. Perez Miñana. Compendio práctico de acústica (Ed. Labor, Barcelona, 1969)

L.J. Arizmendi, Tratado Fundamental de Acústica en la Edificación (Univ Navarra, 1980) O.J. Abdounur, Matemática e Música (Escrituras editora, SP, 1999)

R.T. Beyer. Sounds of Our Times (Springer & AIP, 1999)

R.W.B. Stephens, A.E. Bates, Acoustics and Vibrational Physics (E. Arnold, London, 1966) W.F. Magie, A Source Book in Physics (Mc Graw Hill, 1935)

M. Barron, Auditorium acoustics and architectural design (E&FN Spon, 1993)

Artigos

M.E. Delany, Sound propagation in the atmosphere. Acustica 38 201 (1977).

S. Shen, Acoustics of Ancient Chinese Bells. Scientific American 256 (4) 94 (1987)

S.L. Vassilantonopoulos, J.N. Mourjopoulos, A Study of Ancient Greek and Roman Theater

Acoustics, Acta Acustica & Acustica 89, 123 (2003)

R.S. Shankland, Acoustics of Greek Theatres. Physics Today, October 1973