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Sons & Decibéis II

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Tópicos: Pressão Sonora | Curvas de Sensibilidade |

1) Pressão Sonora

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É medida pela pressão física que as ondas sonoras exercem sobre uma superfície e a unidade usada é o padrão do Sistema Internacional: newton por metro quadrado (N/m2), também denominada Pascal (Pa). Na prática, os valores extremos de pressão sonora são:

• 2 × 10−5 Pa é a pressão mais baixa que pode ser percebida por uma pessoa. É o valor adotado como nível de referência para a pressão sonora.

• 1 × 102 Pa é o maior nível que se observa.

A proporção entre o nível mais alto e o mais baixo é significativamente alta 5 × 106. Se as pessoas tivessem a mesma sensibilidade auditiva numa faixa tão ampla, haveria incômodo para valores altos ou dificuldade de percepção para valores baixos.

A espécie humana evoluiu com uma sensibilidade auditiva que diminui com o aumento da pressão sonora. Assim, por exemplo, se um som tem uma determinada pressão x e é aumentado para 2x, não causará a impressão de ter dobrado, mas uma variação menor. Isso sugere uma curva de sensibilidade logarítmica conforme função vista na página anterior. E o nível de pressão sonora ficou definido de acordo com o conceito de decibel, com k = 2 porque usa relação entre pressões:

$$L_p = 20 \log \frac{p}{p_0} \tag{1A}$$
Lpnível de pressão sonora (dB)
ppressão medida (Pa)
p0pressão de referência (2 × 10−5 Pa)

Substituindo o valor de p0, a fórmula é simplificada:

$$L_p \approx 20 \log p + 94 \tag{1B}$$
A fórmula (1A) equivale a:

$$L_p = 10 \log \frac{p^2}{p_0^2} \tag{1C}$$
Se há várias fontes,

$$L_p = 10 \log \frac{p_1^2 + p_2^2 + \cdots}{p_0^2} = 10 \log \big[(\frac{p_1}{p_0})^2 + (\frac{p_2}{p_0})^2 + \cdots \big] \tag{1D}$$


Das relações matemáticas dos logaritmos e de (1C),

$$\left(\frac{p_i}{p_0} \right)^2 = 10^{\large{L_{pi}/10}} \tag{1E}$$
Portanto, o nível de pressão sonora equivalente à contribuição de várias fontes não coerentes é dado por:

$$L_p = 10 \log \left(10^{\large{L_{p1}/10}} + 10^{\large{L_{p2}/10}} + \cdots \right) \tag{1F}$$


2) Curvas de Sensibilidade

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A indicação da pressão sonora em decibel conforme tópico anterior seria suficiente se a sensibilidade humana fosse independente da frequência, mas isso não ocorre. Por exemplo: um som de 100 dB e frequência de 100 Hz é percebido de forma menos intensa que um de 100 dB e 1000 Hz.

Para compensar as variações de sensibilidade com a frequência, foram criadas curvas padronizadas (A, B, C e D) conforme gráfico a seguir.

Curvas de Sensibilidade Auditiva
Fig 2-I

Os valores em decibéis indicam as atenuações em relação à frequência de referência de 1000 Hz. Os dados atenuados são indicados por dB seguido da letra da curva correspondente (dBA, dBB, etc). Exemplo: uma fonte sonora de 25 Hz (ponto P da curva A) e 50 dB de pressão corresponde a 50 − 44,7 = 5,3 dBA. Isso significa que ela é percebida com a mesma intensidade de uma fonte de 1000 Hz e 5,3 dB.

As fontes sonoras usuais não emitem uma única frequência. Na realidade, são espectros em uma determinada faixa. Os instrumentos que medem pressão sonora (comercialmente denominados decibelímetros) fazem uma correção ponderada de acordo com as frequências predominantes do espectro, de forma a obter o resultado na curva desejada.
Referências
Pesquisa na Internet em Abr/2008. Fontes não anotadas.

Topo | Rev: Mai/2018