Pressão sonora

Pressão estática e variação rápida da pressão estática (pressão sonora)

Pressão sonora é definida como uma variação rápida da pressão entre as partículas de um meio elástico, em um determinado ponto e instante de tempo. Como grandeza de estado termodinâmico de um meio elaśtico a pressão sonora caracteriza uma onda sonora durante a propagação neste meio elástico. A unidade SI de pressão sonora é o pascal (Pa).

Ondas sonoras

O som é uma onda mecânica, isto é, precisa de um meio material para se propagar. Existem vários tipos de ondas mecânicas, dependendo do meio elástico no qual a onda se propaga. Em fluidos (gases e líquidos) as ondas sonoras sempre são ondas longitudinais. Já em sólidos as ondas sonoras podem ser ondas quase-longitudinais, transversais, de flexão e de torção. Ondas longitudinais são caracterizadas por movimento oscilatório das partículas paralelo à direção de propagação.

Ao propagar em uma certa distância em um meio elástico, o meio sofre uma série de compressões e expansões ao longo da direção de propagação. Regiões nos quais ocorre compressão correspondem a regiões de aumento da pressão acima da pressão estática, ou seja, a pressão sonora é positiva. Em regiões nas quais há expansão ou descompressão, a pressão total é inferior à pressão estática, ou seja, a pressão sonora é negativa. Ondas sonoras podem provocar sensação auditiva quando chegam ao ouvido humano, desde que tenham energia e frequência dentro de certos limites.

A frequência com que o meio se contrai e se dilata, e com a qual a pressão sonora varia portanto, é a frequência da onda sonora. Quanto maior essa frequência, mais agudo é o som, e quanto menor, mais grave. O sistema auditivo humano é sensível a frequências na faixa de 20 até 20.000 Hz (hertz), sendo que limite inferior varia um pouco de pessoa para pessoa e o limite superior é reduzido em 1000 Hz a cada década de vida.

Amplitude de pressão

A amplitude de pressão de uma onda sonora é dada por

$\triangle \ p_{m}$= $v\rho \omega s_{m}$

em que $v$ é a velocidade da onda, $\rho$ é a massa específica do meio, $\omega$ é a frequência e $s_{m}$ é a amplitude de deslocamento longitudinal da onda. A amplitude de pressão significa o máximo aumento ou diminuição (variação) da pressão do meio em que a onda se propaga. A menor a amplitude de pressão detectável é da ordem de $2,8\times 10^{-5}$ Pa. Já a maior suportável pelo ouvido humano é de $28$ Pa, ainda muito pequena comparada com a pressão atmosférica, 100.000 Pa

Intensidade

Ver artigo principal: Intensidade (acústica)

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

$I={\frac {P}{A}}$

em que $P$ é a potência de onda e $A$ é a área transversal à direção de propagação.

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

$I={\frac {1}{2}}\rho v\omega ^{2}{s_{m}}^{2}$.

Nível de pressão sonora SPL

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).

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

$\beta =10dB*\log \left({\frac {I}{I_{0}}}\right)$

em que $I$ é a intensidade medida e $I_{0}$ é uma intensidade de referência (aproximadamente, a mínina intensidade percebida por um ser humano médio) dada por $I_{0}=10^{-12}W/m^{2}$.

Exemplos de nível de pressão sonora

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

Ver também

• Alto-falante
• Som automotivo
• Som
• Onda sonora
• Amplitude
• Altura tonal
• Oitava
• Timbre
• Decibelímetro