Pressão sonora

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Diagrama de pressão do som.

Pressão sonora é definida como a valor quadrático médio da pressão exercida em um determinado ponto por intervalo de tempo, causada por uma onda sonora. A unidade SI de pressão sonora é o Pascal (Pa). [1]

Ondas sonoras[editar | editar código-fonte]

O som é uma onda mecânica, isto é, precisa de um meio material para se propagar. Existem dois tipos de ondas mecânicas: longitudinais e transversais. O som é uma onda do primeiro caso, ou seja, a oscilação é paralela à direção de propagação. [2]

Para uma onda sonora percorrer certa distância, o meio sofre uma série de compressão e expansões ao longo da direção de propagação. Quando a onda sofre uma contração, a pressão naquele ponto aumenta, e quando sofre expansão, ela diminui. Essas variações de pressão no meio, quando chegam ao ouvido humano, são captadas pelo sistema auditivo e dão a sensação de som. A frequência com que o meio se contrai e se dilata é a frequência da onda. Quanto maior essa frequência, mais agudo é o som, e quanto menor, mais grave. O ouvido humano consegue distinguir frequências na faixa de 20 até 20.000 Hz (hertz). [2] [3]

Amplitude de pressão[editar | editar código-fonte]

A amplitude de pressão de uma onda sonora é dada por

\triangle \ p_m= v \rho \omega s_m

onde v é a velocidade da onda, \rho é a massa específica, \omega é a frequência e s_m é a amplitude de deslocamento longitudinal da onda [Nota 1] . A amplitude de pressão significa o máximo aumento ou diminuição da pressão da onda. Em geral a amplitude de pressão é muito pequena, da ordem de 28 Pa, comparada com a pressão atmosférica, 100.000 Pa. [2]

Intensidade[editar | editar código-fonte]

A intensidade de uma onda sonora é definida como a taxa de energia por unidade de área por unidade de tempo e é dada por

I =  \frac{P}{A}

onde P é a potência de onda e A é a área transversal à direção de propagação. [2]

A intensidade de uma onda sonora também pode ser expressa em função da amplitude de deslocamento por

I = \frac{1}{2} \rho v \omega^2 {s_m}^2 . [4]

Nível de pressão sonora SPL[editar | editar código-fonte]

O nível de pressão sonora (SPL, em inglês Sound Pressure Level) é uma medida para determinar o grau de potência de uma onda sonora. É determinada pela amplitude da onda sonora por duas razões: pela sensibilidade do ouvido às variações de pressão, e por ser uma quantidade simples de ser medida. A unidade internacional do nível de pressão sonora é o decibel (dB). [Nota 2] [1] [5] [4]

O ouvido humano consegue perceber uma faixa muito ampla de intensidades sonoras, cerca de 10^{12}. Por causa disso, tornou-se mais viável utilizar o conceito de nível de pressão sonora, dado em escala logarítmica, do que intensidade. Sendo assim, o nível de pressão sonora (em dB) é dado por

 \beta = 10 dB * \log \left ( \frac{I}{I_0} \right )

onde I é a intensidade medida e I_0 é uma intensidade de referência dada por I_0 = 10^{-12} W/m^2. [2] [4]

Exemplos de nível de pressão sonora[editar | editar código-fonte]

SPL Som
190 dB Armas pesadas (10 m atrás da arma)
180 dB Arma de brinquedo (disparada perto do ouvido)
170 dB Tapa no ouvido
160 dB Golpe de martelo em chapa de aço ou tubo de latão (1 m de distância)
150 dB Golpe de martelo em uma forja (5 m de distância)
130 dB Explosão; bater de palmas forte (1 m de distância)
120 dB Decolagem de avião (60 m de distância); apito ou assobio forte (1 m de distância)
Limiar da dor, curta exposição pode gerar danos auditivos
110 dB Boate cheia; sirene (10 m de distância); violino perto do ouvido do músico em um concerto
100 dB Grito (1,5 m de distância); música alta em fones de ouvido
90 dB Caminhão a diesel 80 km/h (15 m de distância);
Risco de danos auditivos se escutado por 40 h/semana ou mais
80 dB Tráfego de veículos pesados (7,5 m de distância) ou de uma via expressa (25 m de distância)
70 dB Secador de cabelo (1 m de distância); ruído de uma rua principal (distância da calçada)
60 dB Conversação normal (1 m de distância); cortador de grama barulhento (10 m de distância)
50 dB Chilro de um pássaro (15 m de distância)
40 dB Ruído de dia comum
Ruído capaz de distrair no aprendizado e dificultar a concentração
30 dB Ventilador silencioso em velocidade baixa (1 m de distância); tic-tac de relógio
20 dB Interior de uma casa a noite; ruído da respiração (1 m de distância)
10 dB Sussurro
0 dB Limiar da audição

[6] [3] [7]

Notas

  1. A menor amplitude de deslocamento que o ouvido humano consegue detectar é de 11 pm (picometros).
  2. Na verdade o nível de pressão sonora é dado em unidades de bel, em homenagem a Alexander Graham Bell, mas o decibel é um submúltiplo muito mais utilizado. 1 decibel = 0,1 bel.

Referências

  1. a b Noise Terms Glossary. Memtech Acoustical, LLC, noise control solutions. Stable URL: http://www.memtechacoustical.com/noise-terms-glossary/ último acesso: 09/05/2014
  2. a b c d e Halliday, David. Fundamentos de física, volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica (em português). Rio de Janeiro: LTC, 2008. ISBN 978-85-216-1606-1
  3. a b LOPES, Simone Garcia. Avaliação dos níveis de pressão sonora em salas de operação de um centro cirúrgico geral. São José dos Campos: UniVap, 2005.
  4. a b c Nussenzveig, Herch Moysés. Curso de física básica, volume 2: Fluidos, Oscilações e Ondas, Calor (em português). 4a ed. Rio de Janeiro: Editora Blucher, 2002. ISBN 9788521202998
  5. (em inglês) Bies, David A., and Hansen, Colin. (2003). Engineering Noise Control.
  6. KEMP, Ernesto. Física da fala e da audição. Notas de aula. UNICAMP.
  7. What is sound pressure/sound power. Daikin. Stable URL: http://www.daikin.pt/support-and-manuals/faq/general/faq12.jsp último acesso: 11/05/2014

Ver também[editar | editar código-fonte]