Potência acústica

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Potência acústica ou potência sonora é a taxa temporal com que a energia sonora é emitida, refletida, transmitida ou recebida em dado domínio.[1] A unidade SI de potência acústica (ou sonora) é o watt (W). é a potência da força sonora sobre uma superfície de um meio de propagação da onda de som. Para a fonte de som, ao contrário da pressão sonora, potência sonora não é  ambiente[recinto]-dependente nem distância-dependente. Pressão sonora é uma propriedade de campo, bem definida num ponto do espaço, enquanto a potência sonora é uma propriedade da fonte sonora, igual ao total de energia emitida pela fonte em todas as direções. A potência sonora transferida através de uma área às vezes é chamado de fluxo acústico ou fluxo de som através dessa área.
Embora guardem certas ideias comuns, não se deve confundir potência acústica com potência de áudio (potência de audiofrequência). Muitas vezes dá-se de haver um fenômeno acústico.

Nível de potência sonora LWA[editar | editar código-fonte]

Máximo nível de potência sonora (LWA) de compressor de ar portátil.

Leis, normas técnicas e especxcificações[2] controlam o máximo nível de potência sonora LWA que um dispositivo (ex.: aspirador de pó) pode produzir. A "Ponderação A", conforme norma internacional IEC 61672: 2003 e vários padrões nacionais relativos à medição do nível de pressão sonora, é usada para o cálculo de como o os critérios normativos preocupam-se com as intensidades sonoras como são percebidas pelo ouvido humano. Medições[3] são tomadas em vários pontos definidos em torno do dispositivo.

O ambiente de teste pode ser em ambiente interno ou externo (ao ar livre). O ambiente ideal é no chão em um grande espaço aberto ou semi-anecoico (livre de ecos, sobre um plano refletor ). Para levar em conta reflexões indesejadas a partir de objetos próximos, paredes e o teto, e por qualquer resíduo de ruídos de fundo, as correções de medição são aplicadas.

Tabela de fontes selecionadas de som[editar | editar código-fonte]

Aqui está uma tabela com alguns exemplos.[4]

Situação e

fonte de som

Potência sonora

(W)

Nível de potência sonora

(dB ref 10-12 W)

Foguete Saturno V 100.000.000 200
Projeto Artemis Sonar 1.000.000 180
Motor turbo 100.000 170
Aeronave turbofan (decolagem) 1,000 150
Aeronave turbohelice (decolagem)  100 140
Metralhadora de pente grande
10 130
Orquestra sinfônica

Trovão forte
Explosão sônica

1 120
Concerto de Rock

Serra de cadeia
A aceleração de motocicleta

0,1 110
Cortador de grama

Carro em rodovia de velocidade
Metrô de rodas de aço

0,01 100
Grandes veículos a diesel 0,001 90
Relógio despertador alto 0,0001 80
Aspirador de pó pouco sonoro 10-5 70
Secador de cabelo 10-6 60
Rádio ou TV 10-7 50
Geladeira

Voz baixa

10-8 40
Conversa calma 10-9 30
Sussurro de uma pessoa

Tique-taque do relógio de pulso

10-10 20
Respiração de uma pessoa 10-11 10
Valor de referência 10-12 0

Definição matemática[editar | editar código-fonte]

Potência de som, denotada P, é definida por[5]

onde

Em um meio, a potência do som é dada por

onde

Por exemplo, um som de nível SPL = 85 dB, para p = 0,356 Pa no ar (ρ = 1,2 kg·m-3 e c = 343 m·s-1) através de uma superfície de área A = 1 m2 normal à direção de propagação (θ = 0 °), tem um fluxo de energia sonora P = 0,3 mW.

Este é o parâmetro importante, quando da conversão de ruído de retorno em energia utilizável, juntamente com quaisquer perdas no dispositivo de captura.

Relações com outras quantidades[editar | editar código-fonte]

Potência do som está relacionada com a intensidade do som:

onde

  • A é a área;
  • I é a intensidade do som.

Potência sonora está relacionada com densidade de energia sonora:

onde

Definição de nível de potência sonora[editar | editar código-fonte]

Nível de potência sonora (NPS, em inglês SWL) ou nível de potência acústica é usualmente avaliada e modelada matematicamente como uma função logarítmica da potência de um som em relação a um valor de referência. Nível de potência sonora, denotada LW e medido em dB, é definido por[6]

onde

  • P é a potência do som;
  • P0 é a referência de potência sonora;
  • 1 Np = 1 é o neper;
  • 1 B = 21 ln 10 é o bel;
  • 1 dB = 201 ln 10 é o decibel.

A potência sonora comumente usada como referência no ar é[7] 

Notações adequadas para o nível de potência sonora com essa referência são LW/(1 pW) ou LW (re 1 pW), mas as notações sufixadas dB SWL, dB(SWL), dBSWL, ou dBSWL são muito comuns, ainda que não aceitas pelo SI.[8]

A potência sonora de referência (P0) é definida como a potência de som com o intensidade sonora I0 = 1 pW/m2 através de uma superfície de área A0 = 1 m2:

donde o valor de referência P0 = 1 pW.

Expressões envolvendo nível de pressão sonora[editar | editar código-fonte]

O cálculo genérico da potência sonora de pressão sonora é como segue:

onde: define a área de uma superfície que envolve toda a fonte. Esta superfície pode ser de qualquer forma, mas deve envolver inteiramente a fonte.

No caso de uma fonte sonora localizada em campo livre, posicionado sobre um plano refletor (i.e. a terra), no ar, à temperatura ambiente, o nível de potência sonora a uma distância r da origem do som é aproximadamente relacionado com o nível de pressão sonora (SPL) por:[9]

onde

  • Lp é o nível de pressão sonora;
  • Um0 = 1 m2;
  • define a área de superfície de um hemisfério; e
  • r deve ser suficiente para que o hemisfério envolva inteiramente a fonte.

Derivação da equação:

Para uma onda esférica progressiva,

(a superfície da esfera)

onde z0 é a impedância acústica característica específica.

Consequentemente,

e já que, por definição, I0 = p02/z0, onde p0 = 20 μPa é a pressão sonora de referência,

A potência sonora estimada praticamente não depende da distância. A pressão sonora utilizada nos cálculos pode ser afetado pela distância devido aos efeitos viscosos na propagação do som, exceto quando não declarado.

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. Ronald J. Baken, Robert F. Orlikoff. Clinical Measurement of Speech and Voice. [S.l.: s.n.] ISBN 9781565938694 
  2. «ISO 3744:2010(en) Acoustics — Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure — Engineering methods for an essentially free field over a reflecting plane» 
  3. «EU Sound Power Regulation for Vacuum Cleaners» 
  4. «Sound Power» 
  5. Landau & Lifshitz, "Fluid Mechanics", Course of Theoretical Physics, Vol. 6
  6. "Letter symbols to be used in electrical technology – Part 3: Logarithmic and related quantities, and their units", IEC 60027-3 Ed. 3.0, International Electrotechnical Commission, 19 July 2002.
  7. Ross Roeser, Michael Valente, Audiology: Diagnosis (Thieme 2007), p. 240.
  8. Thompson, A. and Taylor, B. N. sec 8.7, "Logarithmic quantities and units: level, neper, bel", Guide for the Use of the International System of Units (SI) 2008 Edition, NIST Special Publication 811, 2nd printing (November 2008), SP811 PDF
  9. Chadderton, David V. Building services engineering, pp. 301, 306, 309, 322. Taylor & Francis, 2004. ISBN 0-415-31535-2

Links externos[editar | editar código-fonte]