RESUMA~O

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Resumo Ru´ıdos Vibrac¸a˜o e o Ser Humano - Engenharia
Acu´stica UFSM
Aluno: Sergio A.
Professor: Stephan Paul
6 de julho de 2011
1
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
2
Suma´rio
1 Introduc¸a˜o 2
2 Pessoas Importantes 2
3 Educac¸a˜o auditiva 2
4 Alguns aspectos dos Sons / Ru´ıdos, e Vibrac¸o˜es 2
5 Cieˆncia do som 3
6 Divisa˜o em suba´reas 3
6.1 Por a´reas de conhecimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
6.2 Por meio de propagac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
6.3 Por faixas de frequeˆncias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
7 Engenharia Acu´stica 4
8 Conceito Radiar e Irradiar 4
9 Som 5
10 Pressa˜o Sonora 5
10.1 Pressa˜o sonora Instantaˆnea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
10.2 Pressa˜o sonora Eficaz ou Pressa˜o RMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
11 Ru´ıdo 5
11.1 Ru´ıdo Branco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
11.2 Ru´ıdo Rosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
12 Curvas de ponderac¸a˜o 6
12.1 Ponderac¸a˜o em Frequeˆncia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
12.2 Ponderac¸a˜o temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
12.2.1 Slow: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
12.2.2 Fast: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
12.2.3 Impulse: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
12.3 Nı´veis de Pressa˜o sonora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
12.3.1 NPS Instantaˆneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
12.3.2 NPS Equivalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
13 Medic¸a˜o 7
13.1 Determinac¸a˜o: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
13.2 Atribuic¸a˜o de Grandeza: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
13.3 Quantificac¸a˜o: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
14 Classificac¸a˜o de Sinais 7
14.1 Sinais Determin´ısticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
14.2 Sinais Aleato´rios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
14.3 Bandas de frequeˆncia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
15 Superposic¸a˜o de Sinais 8
16 Vibrac¸a˜o 9
16.1 Grandezas Observa´veis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
17 Propagac¸a˜o 9
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
3
Lista de Figuras
1 Divisa˜o por a´rea de conhecimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Resumo
Resumo dos conhecimentos absorvidos pelo aluno Sergio Aguirre na disciplina de
Ru´ıdos Vibrac¸o˜es e o Ser Humano (RVSH) na Universidade Federal de Santa Maria -
RS, (UFSM) lecionada pelo professor Dr. Stephan Paul
1 Introduc¸a˜o
A percepc¸a˜o que temos do mundo e´ diretamente ligada aos sons e vibrac¸o˜es, estes sa˜o um importante
meio de comunicac¸a˜o com o nosso ambiente pois transmitem informac¸o˜es, sobre o mundo que nos
cerca, de forma cont´ınua.
Estudar os Ru´ıdos e as vibrac¸o˜es e seus efeitos sobre o ser humano sa˜o o objetivo da disciplina
2 Pessoas Importantes
1. Helmholtz - Ressonador de Helmoholtz; foi o primeiro a considerar a acustica como multidis-
ciplinar
2. Weber (Psico´logo) e Fechner (F´ısico e Filo´sofo) - Desenvolveram a base da psicoacu´stica.
3. Beranek (Engenheiro Ele´trico) - Acu´stica de salas
4. Sabine (F´ısico) - Tempo de Reverberac¸a˜o
5. Newton (F´ısico) - Calculou a velocidade do som (de forma errada)
6. Pita´goras (Filo´sofo) - Descreveu os intervalos musicais
3 Educac¸a˜o auditiva
• Aprender a ficar atento a estimulos sonoros
• trabalhado em cursos de mu´sica
• Resultou numa a´rea chamada ”laundscape research”(pesquisa em paisagem sonora)
• Termo desenvolvido por Scheafer em 1970
• Em 1973 Scheafer gravou paisagem sonora de vancouver
Paisagens sonoras sa˜o estados passageiros, mudam com o hora´rio, atividades de pessoas,
etc.
4 Alguns aspectos dos Sons / Ru´ıdos, e Vibrac¸o˜es
Sons e Ru´ıdos
• Aspectos Positivos
1. Localizac¸a˜o no espac¸o (principalmente para cegos)
2. Sinais de alerta
3. Comunicac¸a˜o
4. Humor das pessoas
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
4
• Aspectos Negativos
1. Danos auditivos e extra auditivos (por exemplo, gastrite)
2. Estresse
3. Impoteˆncia sexual.
Vibrac¸o˜es
• Aspectos Positivos
1. Estado de funcionamento de ma´quinas
2. Identificac¸a˜o do tipo de piso pela vibrac¸a˜o no volante (Dirigindo)
3. Testes de componentes de automo´veis
• Aspectos Negativos
1. Prejudicar o sossego
2. Danos estruturais
3. Atrofias musculares
5 Cieˆncia do som
A Acu´stica trata de todos os aspectos da
• Produc¸a˜o
• Transmissa˜o
• Recepc¸a˜o
• Percepc¸a˜o do som e do ru´ıdo estrutural
6 Divisa˜o em suba´reas
6.1 Por a´reas de conhecimento
• Helmholtz - E´ considerado o primeiro a pesquisar a acu´stica de forma multidisciplinar
6.2 Por meio de propagac¸a˜o
Acu´stica poderia ser dividida considerando os meios de propagac¸a˜o
• Gases (Principalmente o ar)
• L´ıquidos (Principalmente a a´gua)
• So´lidos
Todos sa˜o meios ela´sticos, condic¸a˜o essa para existencia e propagac¸a˜o do som.
6.3 Por faixas de frequeˆncias
• INFRASOM - Frequeˆncias menores que aproximadamente 16 Hz
• SOM - Frequeˆncias entre 16Hz e 10KHz
• ULTRASOM - Frequeˆncias maiores que 20KHz
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
5
Figura 1: Divisa˜o por a´rea de conhecimento
7 Engenharia Acu´stica
Investigac¸a˜o e entendimento do mecanismos de produc¸a˜o, transmissa˜o e recepc¸a˜o do
som.
• Atuar:
– Na fonte
– No caminho de propagac¸a˜o
No receptor e´ mais para o engenheiro de seguranc¸a do trabalho.
8 Conceito Radiar e Irradiar
Para um significado f´ısico:
1. Radiar
• Emissa˜o de energia
2. Irradiar
• Recebimento (imissa˜o) de energia
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
6
9 Som
Existem diferenc¸as na definic¸a˜o e no entendimento de ”som”, inclusive em esferas jur´ıdicas e te´cnico-
cient´ıficas.
Definic¸a˜o Popular Tudo que e´ aud´ıvel, ou ainda aparelho de som.
Definic¸a˜o Jur´ıdica Existem erros como na lei 3688/41 que pro´ıbe qualquer tipo de ”som”
Definic¸a˜o cientificamente correta: Movimento ondulato´rio de part´ıculas (mole´culas/a´tomos)
de um meio ela´stico. Este Movimento ondulato´rio se propaga dentro do meio, transportando apenas
energia. O movimento e´ causado pela impressa˜o de forc¸as mecaˆnicas sobre as part´ıculas, tais como
o movimento de um corpo r´ıgido, descargas ele´tricas, fluxos turbulentos.
Sons Aud´ıveis: Sons que provocam sensac¸a˜o auditiva, devem estar dentro da faixa dinaˆmica e
de uma faixa de frequeˆncia para ser processada pelo sistema auditivo humano.
• Faixa Dinaˆmica: Presso˜es sonoras eficazes entre 2 · 10−5 Pa e 200 Pa.
• Faixa de Frequeˆncia 20 Hz a 20.000 Hz
NPS = 20 log
(
p˜
p0
)
, [dB]
10 Pressa˜o Sonora
Pressa˜o causada pela oscilac¸a˜o das part´ıculas devido a` onda sonora. Ela que quantifica a
energia sonora
10.1 Pressa˜o sonora Instantaˆnea
E´ a variac¸a˜o da pressa˜o total causada pela presenc¸a de uma onda sonora - p(x, t) = ptotal(x, t) −
pest(x)
10.2 Pressa˜o sonora Eficaz ou Pressa˜o RMS
Descreve a energia
da onda sonora, e´ o valor me´dio quadra´tico da presssa˜o sonora instantaˆnea p(x, t)
no mesmo ponto em um intervalo de tempo:
p˜2(x) =
1
T
∫ T
0
p2(x, t)dt
A durac¸a˜o do intervalo T depende do tipo de onda sonora Caso seja perio´dica, o intervalo deve
compreender um nu´mero inteiro de per´ıodos. Caso na˜o seja perio´dica, o intervalo deve ser grande
o suficiente para que o valor obtido seja independente da durac¸a˜o do intervalo T.
11 Ru´ıdo
Conceito subjetivo, depende do ouvinte. Som indesejado, qualquer tipo de som ou som na˜o musical,
sa˜o algumas das definic¸o˜es. Em eletroˆnica e em engenharia ru´ıdo ou noise e´ definido por um sinal
que interfere negativemente na transmissa˜o.
11.1 Ru´ıdo Branco
• Tem a mesma energia em todas as frequeˆncias. Em espectro tem a amplitude praticamente
constante. Independente se o eixo das frequencias e´ linear ou logar´ıtmico
• O espectro em bandas de frequeˆncia, (mesma largura relativa), e´ crescente, independentemente
do eixo das frequencias ser linear ou logar´ıtmico
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
7
11.2 Ru´ıdo Rosa
• Tem maior energia nas baixas frequeˆncias.
Em espectro tem a amplitude decrescente se o eixo das frequencias e´ linear ou logar´ıtmico.
• O espectro em bandas de frequeˆncia, (mesma largura relativa), e´ plano, independentemente
do eixo das frequencias ser linear ou logar´ıtmico
12 Curvas de ponderac¸a˜o
12.1 Ponderac¸a˜o em Frequeˆncia
• CURVAS DE PONDERAC¸A˜O remediam a desvantagem da definic¸a˜o do n´ıvel de pressa˜o
sonora na˜o levar em considerac¸a˜o a dependeˆncia da sensac¸a˜o de volume sonoro (para um
mesmo valor de pressa˜o sonora) da frequeˆncia. Ou seja elas inserem a dependeˆncia da sensac¸a˜o
de volume da frequeˆncia no conceito de NPS.
• Curva mais utilizada (A)
Curvas de Ponderac¸a˜o (B, C) Pouco usadas
Curva de Ponderac¸a˜o (D) Ru´ıdo aerona´utico
Curva (Z) Sem ponderac¸a˜o
Curva (E, G) Infrasom Baixa Frequeˆncia
• Sa˜o oriundas das curvas ISOFOˆNICAS
Curvas isofoˆnicas conectam os pontos de igual sensac¸a˜o de volume sonoro evocada por
tons puros de diferentes frequencias(Equal Loudness)
12.2 Ponderac¸a˜o temporal
Tem a finalidade de modelar o comportamento dinaˆmico da audic¸a˜o e ao mesmo tempo resultassem
em pouca oscilac¸a˜o proximo ao valor efetivo real.
12.2.1 Slow:
Tm: 1s
12.2.2 Fast:
Tm: 125ms
12.2.3 Impulse:
Ton: 35ms ; Toff : 1, 5s
12.3 Nı´veis de Pressa˜o sonora
12.3.1 NPS Instantaˆneo
NPS com ponderac¸a˜o em frequeˆncia e ponderac¸a˜o temporal: E´ uma func¸a˜o cont´ınua.
NPS ma´ximo: Valor ma´ximo do valor efetivo durante uma medic¸a˜o.
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
8
12.3.2 NPS Equivalente
Quantifica a energia sonora num dado per´ıodo de tempo.
NPSeq = 10 log(
1
T
∫ T
0
10
NPS
10 dt)
ou
10 log(
1
T
∑
10
NPS
10 )
13 Medic¸a˜o
Forma de produc¸a˜o de conhecimento sobre um fenoˆmeno qualquer da natureza.
Medir Som
A pressa˜o e´ a dimensa˜o que mais facilmente pode ser observada e quantificada, de
forma indireta por equipamentos comuns.
Obs.: Nossa sensac¸a˜o de volume sonoro na˜o e´ linear com o n´ıvel de pressa˜o sonora.
13.1 Determinac¸a˜o:
Determinar a pressa˜o sonora como representac¸a˜o observa´vel
13.2 Atribuic¸a˜o de Grandeza:
Atribuir a` a magnitude da representac¸a˜o observa´vel a` unidade Pa. (Pascal)
13.3 Quantificac¸a˜o:
Quantificar a presa˜o sonora por meio de instrumento adequado.
Equipamentos: Utiliza-se para isso microfones:
• As mole´culas que esta˜o em movimento exercem uma pressa˜o (sonora) sobre um diafragma
fino
• O diafragma vai se deformando e, em func¸a˜o do tipo de microfone, a deformac¸a˜o vai gerar um
sinal ele´trico, cuja voltagem e´ proporcional a` pressa˜o sonora incidente no diafragma
• Assim tem-se um meio de ”Medir som”, quantificando a pressa˜o sonora.
• Usa-se n´ıveis de pressa˜o sonora, pois usa-se o decibe´l, que e´ uma medida de raza˜o entre duas
quantidades. (dB na˜o e´ unidade)
14 Classificac¸a˜o de Sinais
• Sinais cont´ınuos vs. Sinais Discretos
• Sinais analo´gicos vs. Sinais digitais
• Sinais Pares vs. Sinais I´mpares
• Sinais determin´ısticos vs. Sinais Aleato´rios
• Sinais de energia vs. Sinais de poteˆncia
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
9
14.1 Sinais Determin´ısticos
• Perio´dicos
– Senoidais
– Complexos perio´dicos
• Na˜o perio´dicos
– Quase perio´dicos
– Transito´rios
14.2 Sinais Aleato´rios
• Estaciona´rios
• Na˜o estaciona´rios
14.3 Bandas de frequeˆncia
• Relac¸o˜es matema´ticas bandas de oitava
– fs = 2fi
– fc = f1 ·
√
2
– fs = fc ·
√
2
– fc =
√
(fi · fs)
• Relac¸o˜es matema´ticas bandas de 1/3 de oitava
– fs =
3
√
2fi
– fc = f1 · 6
√
2
– fs = fc · 6
√
2
– fc =
√
(fi · fs)
15 Superposic¸a˜o de Sinais
• Harmoˆnicos I´mpares - Sinal retangular
• Harmoˆnicos Pares - Sinal triangular (Dente de serra)
• Sinais Harmoˆnicos - apenas mu´ltiplos inteiros da frequencia fundamental
• Na˜o harmoˆnicos - Sinal Randdoˆmico (ex: Som da chuva)
• Transformada de Fourrier
Origem nos processos de transfereˆncia de calor
x(t) = A sin(2pif0t+ Θ)
Sendo:
x(t) : valor instantaˆneo no tempo t
A: Amplitude
f0: Frequeˆncia
Θ: aˆngulo de fase
f =
1
T
Aluno: Sergio Aguirre
Resumo RVSH - EAC - UFSM
6 de julho de 2011
10
ω = 2pif =
√
k
m
A Tranformada de Fourrier nos permite obter informac¸o˜es sobre o sinal, por exemplo as
frequencias que constituem o sinal (Pode ajudar na classificac¸a˜o do sinal).
A sua inversa nos permite recuperar um sinal no domı´nio do tempo a partir do seu espectro,
desde que esse seja completo.
16 Vibrac¸a˜o
Movimento ondulato´rio das part´ıculas que compo˜esm corpos r´ıgidos e corpos ela´sticos quando estes
corpos compo˜es um ou mais de um sistema ela´stico.
Um sistema ela´stico e´ caracterizado por suas quantidades de massa, rigidez e amortecimento.
Structure Born Sound: Som produzido pela vibrac¸a˜o em corpos, que se propaga pelo flu´ıdo ao
redor do corpo.
16.1 Grandezas Observa´veis
• Deslocamento ξm−1
• Velocidade de deslocamento v[ms]−1
• Acelerac¸a˜o a[ms]−2
A acelerac¸a˜o e´ a grandeza mais vantajosa a ser utilizada, principalmente para as altas frequeˆn-
cias, pois considerando n´ıveis de acelerac¸a˜o consta ntes, os n´ıveis de velocidade de deslocamento e
deslocamento caem com 6 e 12 dB/oitava.
17 Propagac¸a˜o
Movimento oscilato´rio = Sistema massa mola
Nos pontos onde a pressa˜o e´ ma´xima o deslocamento e´ zero
Nos pontos onde o deslocamento e´ ma´ximo a pressa˜o e´ zero