Trabalho de conforto ambiental

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Capítulo
Princípios do Som
1. - Princípio de Huygens-Fresnel

3

A propagação do som no ar se dá a partir da fonte geradora, em todas as direções. Por ser uma vibração longitudinal das moléculas do ar, esse movimento oscilatório é transmitido de molécula para molécula, até chegar aos nossos ouvidos, gerando a audição. O Princípio Huygens-Fresnel se aplica aessa propagação: cada molécula de ar, ao vibrar, transmite para a vizinha a sua oscilação, se comportando como uma nova fonte sonora. A seguir são discutidas as propriedades da propagação no ar.

2. - Propagação Livre
A propagação do som no ar se dá a partir da fonte geradora, com a formação de ondas esféricas. Essas ondas terão um comprimento de onda l, mostrado na Figura 2.1, e uma velocidadede propagação. A velocidade de propagação do som depende da densidade e da pressão do ar e pode ser calculada pela equação :

V = 1,4.

P D

onde P é a pressão atmosférica e D a densidade no SI. Se tomarmos P= 105 Pa e D=1,18 kg/m3, obteremos a velocidade V= 344,44 m/s. Devemos levar em consideração que a densidade do ar é bastante influenciada pelo vapor d'água (umidade). Porém, o fatorque mais influi na velocidade do som é a temperatura. De uma maneira aproximada, entre - 30 ºC e + 30 ºC, podemos calcular a velocidade do som no ar em função da temperatura, pela seguinte equação :

V = 331,4 + 0.607 . t
onde a Velocidade V está em m/s e a temperatura t em º Celsius. A Tabela 3.1 mostra a velocidade de propagação do som no ar em função da temperatura, supondo-se uma umidaderelativa de 50 %. Para outros meios de propagação, o som tem velocidades diferentes, conforme a Tabela 3.2.

Tabela 3.1. - Velocidade do som em função da temperatura

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Graus Celsius
- 20 - 10 0 10 20 30

Velocidade do som (m/s)
319 326 332 338 344 355

Tabela 3.2. - Velocidade do som em outros meios

MEIO
Hidrogênio (0ºC) Hidrogênio (15ºC) Nitrogênio (0ºC)Nitrogênio (15ºC) Oxigênio (0ºC) Oxigênio (15ºC) Água (20ºC) Benzeno (20ºC) Clorofórmio (20ºC) Etanol (20ºC) Aço (20ºC) Alumínio (20ºC) Chumbo (20ºC) Cobre (20ºC) Latão (20ºC) Rochas Vidro Gases

Velocidade do som (m/s)
1261 1290 377 346 346 324 1490 1250 960 1168 5000 5040 1200 3710 3500 até 6000 5370

Outro fator importante na propagação do som é a atenuação. O som ao se propagar sofre umadiminuição na sua intensidade, causada por dois fatores: Dispersão das ondas : o som ao se propagar no ar livre (ondas esféricas) tem a sua área de propagação aumentada, em função do aumento da área da esfera. Como a energia sonora (energia de vibração das moléculas de ar) é a mesma, ocorre uma diluição dessa energia, causando uma atenuação na intensidade. A cada vez que dobramos a distância dafonte, a área da esfera aumenta 4 vezes, diminuindo a intensidade sonora em 4 vezes, ou 6 dB. Perdas entrópicas : Sempre que se aumenta a pressão de um gás, a sua temperatura aumenta; ao se expandir o gás, a temperatura diminui (Boyle). Numa onda sonora, onde acontecem sucessivas compressões e rarefações, ocorrem pequenos aumentos e diminuições na temperatura do ar. Pela 2ª Lei da Termodinâmica,sempre que se realiza uma transformação energética, acontece uma perda, ou seja, parte da energia se perde em forma de calor. É a chamada perda entrópica. Sem a existência desta perda, seria possível o moto-contínuo. Assim,

Sólidos

Líquidos

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na propagação do som, parte da energia se transforma em calor, atenuação esta que depende da freqüência do som, datemperatura e da umidade relativa do ar (Tabela 3.3).

Tabela 3.3. – Perda Entrópica do Som (Norma ISO TC 43) Freqüência média da oitava [Hz] 63 125 250 500 Perda entrópica em 100 metros de propagação do som [dB/100m] Umidade relativa do ar [%] 40 50 60 70 80 90 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3...
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