Lista DE Exercicios Acustica PDF

Preview

Summary

Lista de exercícios acustica...

Description

LIS LISTA TA D DE EE EXE XE XERC RC RCÍCI ÍCI ÍCIOS OS – DES DESEM EM EMPEN PEN PENHO HO A ACÚ CÚ CÚST ST STIC IC ICO O

Carlos Daniel Ofugi

VELOCIDADE DO SOM 1. (HR4) Obtenha uma expressão para relacionar o módulo de elasticidade ou módulo volumétrico com a variação de pressão e com a variação de volume . Em seguida, obtenha uma relação geral tende a zero. para , fazendo a passagem ao limite quando R: ; 2. (HR4) Calcule o módulo de elasticidade de um gás, sabendo que a velocidade de propagação do som neste gás vale e que a massa específica do gás vale . R: . 3. (HR4) Determine o comprimento de onda de uma onda sonora de se propagando no alumínio a , e a frequência de uma onda sonora que se propaga no chumbo (a ) e que possui um comprimento de onda igual a .(Dados de velocidade do som a : ) 4. (HR4) No caso particular de um sólido homogêneo, o módulo de elasticidade B é numericamente igual ao módulo de Young. (a) Escreva a expressão da velocidade de propagação do som numa barra sólida em função do módulo de Young do material. (b) O módulo de Young do alumínio é dado aproximadamente por: ; calcule a velocidade de propagação do som numa barra de alumínio. Supor . INTENSIDADE E POTÊNCIA SONORA 5. (HR4) Mostre que a intensidade de uma onda sonora (a) quando expressa em função da amplitude de pressão, , é dada por , onde é a velocidade da dona e é a densidade do ar em condições normais e (b) quando expressa em função da amplitude de deslocamento, , é dada por , (c) Admitindo agora que duas ondas sonoras, uma no ar e a outra na água, têm a a mesma intensidade, qual é a razão entre as amplitudes de pressão da onda na água e da onda no ar? (d) Se, em vez disso, fossem iguais as amplitudes de pressão, qual seria a razão entre as intensidades das duas ondas? 6. (YF12) Em um concerto ao ar livre, desejamos que a intensidade do som a uma distância de do conjunto de alto-falantes seja igual a . Supondo que a intensidade das ondas sonoras seja igual em todas as direções, qual deve ser a potência acústica do som emitido pelo conjunto de altofalantes? R: Supondo que os alto-falantes estejam no nível do solo e que a potência acústica seja espalhada uniformemente sobre um hemisfério de raio igual a , então . (Obs: a potência fornecida ao conjunto de alto-falantes deve ser consideravelmente maior, porque a eficiência desses dispositivos não é muito elevada – em geral entre e para alto-falantes comuns, e até para alto-falantes com forma de cone) 7. (HK4) Numa prova, um jato subsônico voa à altitude de . O nível do som no solo, quando o jato passa acima, é de . A que altitude o jato deve voar para que o ruído no solo não ultrapasse (o limiar de dor)? Despreze o tempo finito gasto para o som atingir o solo. 8. Certo alto-falante (suposto puntiforme) emite de potência acústica. Um microfone pequeno de área de seção transversal efetiva de está localizado a do alto-falante. Calcule (a) a intensidade sonora no microfone; (b) a potência incidente no microfone; e (c) a quantidade de energia que chega ao microfone durante . R: a) ; b) ; c) .

9. Calcule o nível de potência sonora, sabendo que numa distância igual a 10m da fonte, a pressão sonora é igual P = 0,1 N/m2. a. Considere que a fonte seja pontual e esteja fixa no chão; b. Considere que a fonte seja pontual e esteja fixada na intersecção de três superfícies rígidas infinitas (vértice); c. Considere que a fonte seja linear de comprimento igual a 2m. TEMPO DE REVERBERAÇÃO 10. (HK4) O tempo de reverberação de um auditório ou sala de concertos é o tempo requerido para a intensidade de som decrescer de um fator . O tempo de reverberação depende da frequência do som. Suponha que numa determinada sala de concertos o tempo de reverberação para uma nota de uma dada frequência seja de . Se a nota for emitida a , quanto tempo decorrerá até que o nível de som caia para (o limiar de audição humano)? 11. (RP2) Suponha uma parede de

em alvenaria de tijolos cerâmicos

com reboco

com , totalizando 10 , tudo à liso e uma janela comum de vidro liso frequência de 500 Hz. Qual será a atenuação dos sons/ruídos incidentes nessa mesma parede, caso seja aplicada uma cortina sobre a janela, e 30% da parede efetiva seja recoberta com lambris de madeira . R: 12. (RP2) Qual a faixa de valores aceitáveis para o tempo de reverberação de uma sala de concerto de volume igual a ? Esse valor é o mesmo para todas as frequências? R: O valor ótimo do tempo de reverberação, para a frequência de , deve ser igual a . Esse valor é o mesmo para todas as frequências acima de 500 Hz. Para os valores inferiores, 125 e 250 Hz, devemos aplicar os fatores de correção iguais a 1,47 e 1,17. 13. Em quais situações devemos utilizar o modelo de Eyring para o cálculo do tempo de reverberação, em substituição daquele proposto por Sabine? 14. De que forma é obtido o NRC ( Noise Reduction Coeficient) de um produto? R: Todo produto possui um coeficiente de absorção acústica para cada frequência. A média aritmética desses coeficientes é denominada NRC. 15. (RP2) Determine os valores de tempo de reverberação calculado e ótimo, para a seguinte sala de aula:  ;  1 porta comum, revestida com laminado de madeira, ;  02 janelas de alumínio de vidro(fechadas) ;  1 quadro negro ;  25 alunos sentados em carteiras de madeira;  Piso em cerâmica  Paredes com reboco liso e pintura;  Teto de concreto com reboco liso e pintura;  1 professor. R: 16. . Uma sala tem as seguintes dimensões e respectivos coeficientes de absorção de som: comprimento =10m, largura =7m e altura =5m. O assoalho é carpete ( = 0,02) o forro é concreto pintado (= 0,07), as paredes são cobertas de lambri de madeira (=0,05). a) Calcule a absorção sonora a b) O tempo de reverberação T. NORMAS E MEDIÇÕES 17. Cite 6 procedimentos que devem ser observados e seguidos num processo de aferição de ruído.

18. Em locais de trabalho é aconselhado o uso de protetores auriculares a partir de 85 dB(A) de ruído. No entanto, nenhum dos limites impostos pela norma NBR 10152/1987 ultrapassa 65 dB(A). Qual o motivo dessa diferenciação de limites? 19. Diferencie Isolamento Acústico de Condicionamento Acústico. ISOLAMENTO DE RUÍDOS 20. Com base na tabela abaixo, apresentada pela norma NBR 12179/1992, responda: Mat Mater er erial ial Isola Isolame me mento nto aacúst cúst cústico ico em de decibe cibe cibels ls ((500 500 Hz) (d (dB) B) Alvenaria de tijolo maciço 45 (espessura de 10 cm) Alvenaria de tijolo maciço 50 (espessura de 20 cm) Alvenaria de tijolo maciço 53 (espessura de 30 cm) Alvenaria de tijolo maciço 55 (espessura de 40 cm) a) Determine o coeficiente de transmissão de cada parede; b) O isolamento dessas paredes segue a Lei das Massas? Justifique sua resposta. 21. (RP2) Uma parede de é construída a partir de dois materiais hipotéticos, capazes de promover isolamentos acústicos iguais a e . Determine o valor do isolamento acústico da parede, supondo que cada material compõe metade da superfície total. R: 22. Suponha que seja feita uma abertura de isolamento acústico nessa nova situação. R:

na parede do exercício anterior. Determine o valor do

23. (RP2) Quais as soluções que podem ser empregadas para reduzir o ruído em poços de ventilação dos edifícios? R: “E q e ã á e p b çã e ve çã b qe e í ée em volumes que evidenciam tubos, é de solução delicada, devendo ser bem aplicados dois conceitos básicos combinados para atenuações dos ruídos a patamares aceitáveis: a absorção acústica e a adoção de barreiras acústicas. (...) Ainda se tem a opção de atenuadores individuais de ruídos junto às esquadrias – do tipo mistos... mais comumente utilizados em intervenções isoladas, sem qualquer p ej í ve çã ” (pags. 110/111) 24. Quais as soluções que podem ser empregadas para reduzir o ruído de impacto em lajes? R: O ruído de impacto pode ser minimizado utilizando materiais resilientes, seja acima do piso, como carpetes e superfícies emborrachadas, ou ainda entre a laje e o contrapiso, denominado piso flutuante. 25. Uma sirene colocada a uma altura do solo emite som na frequência de . Uma pessoa que está a uma distância de dela e cujos ouvidos estão a uma altura de do solo, escuta um nível de pressão sonora de . Determine o nível de pressão sonora que esta pessoa eve e e f b e e “ f ” e , exatamente no meio da distância que a separa da sirene. A atenuação provocada pela barreira será a mesma para qualquer sirene? 26. (RP2) Segue um trecho sobre o tema divi divisór sór sórias ias aacústic cústic cústicas as as: “Conferir boa capacidade de isolamento acústico a uma divisória requer basicamente:  Aumento de massa, seja utilizando madeira ou placas de gesso, por exemplo;  Inserção de material absorvente acústico em seu interior, conferindo ao conjunto isolamento acústico adicional pelo princípio massa/mola/massa;  Aumento de massa dos montantes e/ou introdução de recheiro denso (evitar vazios);

Cuidar das conexões piso/divisória/divisória/teto, preferencialmente com a adoção de elementos flexíveis. Exemplos à frequência de 500 Hz



ISOLAMENTO DE APROXIMADAMENTE 28 dB

01

02

01

ISOLAMENTO DE APROXIMADAMENTE 32 dB

01

03

01

ISOLAMENTO DE APROXIMADAMENTE 35 dB

01

04

01

LEGENDA 01 – GESSO ACARTONADO 02 – ESPAÇO VAZIO 03 – LÃ MINERAL DE BAIXA DENSIDADE 04 – LÃ MINERAL DE MÉDIA DENSIDADE ”

Sabendo que a densidade superficial do gesso acartonado está compreendida entre , verifique se os métodos apreendidos em sala preveem o mesmo nível de isolamento que o exemplo fornecido pelo livro, para o primeiro caso (parede dupla com espaço vazio). 27. Uma sirene colocada no solo, cuja frequência é , é ouvida por uma pessoa que está a uma distância de dela e cujos ouvidos estão a uma altura de do solo, com um nível de pressão sonora de . Determine o nível de pressão sonora que atinge os ouvidos da pessoa se for colocado no solo uma barreira de forma retangular, bem no meio da distância entre a sirene e a pessoa, cujas dimensões são: altura, e largura, . 28. . Uma parede (de tijolos de de espessura) que tem quatro metros de largura e três de altura , contém: uma porta de madeira, de de espessura, de altura e de largura; e uma janela de vidro de de espessura, de de altura e de largura. a. Qual a perda de transmissão sonora PT desta parede para uma frequência de , se a porta estiver sem nenhuma fresta? b. Qual o valor do PT se houver uma fresta sob a porta de ? 29. Uma parede de concreto contém uma porta de aço, . Entre a porta e o assoalho há uma fresta de de altura ao longo de toda a largura da porta. Qual a perda de transmissão sonora desta parede para uma freqüência de ? O que acontecerá com o valor de , caso a frequência seja dobrada? 30. Calcule o coeficiente de reflexão e de transmissão para os seguintes pares de meios: a) Ar/água; c) Ar/madeira; b) Ar/concreto; d) Ar/vidro 31. Um arquiteto resolveu utilizar uma parede de madeira para isolar acusticamente dois ambientes vizinhos, priorizando frequências próximas a . Pediu, então, a você que fosse calculada a perda de transmissão em vários casos distintos: a) Parede de madeira simples, com de espessura; b) Parede de madeira simples, com de espessura; e c) Parede dupla contendo duas chapas de madeira de cada, separadas por um espaçamento de . Existe algum valor para o espaçamento da letra c, no qual o isolamento fica prejudicado? Neste caso, o que deveria ser feito para melhorar o valor de PT? 32. Uma parede dupla é composta por tijolo e gesso Sabendo que a densidade do gesso é dada por

, separados por um vão de , calcule:

.

a) O valor da freqüência em que ocorre ressonância acústica entre as paredes; b) O valor de fmam para essa parede; c) O valor de PT para as freqüências de 2 e , comentando os resultados encontrados. 33. Qual (is) a(s) vantagem(s) em utilizar materiais diferentes na construção de paredes duplas?

34. Faça a distinção entre as grandezas Perda de Transmissão(PT) e Diferença de Nível(D). Qual delas é mais utilizada? Qual o motivo dessa preferência? 35. Uma onda sonora incide perpendicularmente a uma superfície. Sua equação de onda é dada por , com unidades no SI. Determine: a) O comprimento de onda; b) A frequência; c) A velocidade de propagação; d) A pressão máxima exercida pela onda; 36. A mudança no nível de ruído em um ambiente pode ser feita a partir de materiais de alta densidade ou baixa densidade. Quando é que se deve utilizar materiais de alta densidade? E de baixa? 37. Um professor de conforto acústico instrui seus alunos sobre o isolamento de ruídos aéreos com a e e f çã : “A j e eve v p e e pe fe e e + â e de 8 a 13 A f e eve e ve !” U e e he e fí be e p justificar as instruções dadas pelo professor. 38. Um arquiteto resolveu utilizar uma porta de vidro duplo para separar a sala de jantar da sacada, pois a vista fica voltada para o trânsito intenso de automóveis. Pediu, então, a você que fosse comparada a perda de transmissão para duas portas existentes no mercado, que possuem preços similares. A primeira possui dois vidros de espessura igual a e vão de . A segunda possui vidros de de espessura e vão de . Atenda ao pedido do arquiteto, indicando qual das duas portas oferece uma maior perda de transmissão, utilizando como referência a freqüência de . 39. Um autor de livro fornece o seguinte exemplo prático sobre isolamento acústico: “A á e p ee e e fáb ex e áq qe p e e barulho cuja frequência principal está próxima de . A sala de máquinas está isolada de outra sala com uma divisória de compensado de e vidro de Essa isolação não é eficiente porque compensado de a perde seu poder de isolação. Solução: O compensado é substituído por duas camadas de gesso de . A isolação é aumentada em . O gesso pesa quase a mesma coisa que o compensado de , mas é ¼ menos rígido. P e e bé e b ve e f e v ó b h ” Se o espaçamento entre as camadas de gesso responda:

for igual a

(próximo de

),

a) Obtenha o valor da isolação nas duas situações e verifique se a diferença entre elas realmente se aproxima de , conforme aponta o autor. b) Entre o vidro e o gesso, existe um adaptador que deve se ajustar perfeitamente para que não ocorra prejuízo na isolação. Qual será o prejuízo, caso exista uma fresta entre o vidro e o adaptador, de aproximadamente de espessura. c) Os materiais absorventes possuem frequências ótimas de absorção, pois não possuem a mesma resposta para todas as frequências. Para que valor(es) de frequência(s) você privilegiaria a absorção ao escolher o melhor material para aplicar sobre a parede, conforme o autor sugere? Justifique sua resposta. (RP2) – Carvalho, Régio Paniago. Acústica Arquitetônica. 2a. Ed. – Brasília: Thesaurus, 2010. (HK4) – Krane, Kenneth & Halliday, David. Física 2; 4a ed. – Rio de Janeiro: LTC, 1992 (HR4) – Resnick, Robert & Halliday, David. Física 2; 4a ed. – Rio de Janeiro: LTC, 1984 (YF12) – Young, Hugh. Física II. Termodinâmica e Ondas; 12. Ed. – São Paulo: Addison Wesley, 2008....