1) As caixas acústicas foram criadas para enfrentar os inconvenientes de alto-falantes solitários, como o cancelamento da onda frontal pela traseira em baixas frequências. 2) Existem dois tipos principais de caixas acústicas: sistemas de radiação indireta, que usam guias de ondas para melhorar a eficiência, e sistemas de radiação direta, que controlam a resposta usando apenas o volume da caixa. 3) Uma caixa fechada representa o alto-falante como uma fonte de press

1. Caixas Acústicas
Do ponto de vista do projetista de um sistema de reprodução sonora, o alto-falante solitário terá
alguns inconvenientes:
1. o cancelamento da onda irradiada frontalmente pela radiação traseira, para freqüências
cujo comprimento de onda seja maior que a dimensão do cone ( comportamento de dipolo
acústico ), reduzindo a saída do sistema em baixas freqüências (graves);
2. a ausência de possibilidade de controle da resposta de freqüência de um dado transdutor,
exceto através do uso de filtros equalizadores;
3. o acentuado descasamento de impedâncias entre a fonte sonora ( o alto-falante ) e a sua
carga (o ar ), que leva a uma perda da eficiência de transdução.
Um modelo eletroacústico para o alto-falante fora da caixa poderia ser como abaixo ( visto do lado
acústico ):
Onde:
Cas = Compliância acústica do alto-falante;
Rat = Resistência acústica total do alto-falante;
Mas = Massa acústica do alto-falante;
Pg(t) = gerador de pressão sonora que representa a transdução efetuada pelo alto-falante;
Patm = pressão atmosférica = P0;
Pf = pressão sonora irradiada pela parte frontal do alto-falante;

2. Pb = pressão sonora irradiada pela parte traseira do alto-falante;
pr = pressão sonora resultante em um ponto eqüidistante das partes frontal e traseira do alto-
falante;
ZAf = impedância acústica de carga vista pela parte frontal do alto-falante;
ZAb = impedância acústica de carga vista pela parte traseira do alto-falante;
U(t) = velocidade volumétrica (m3
/s) deslocada pelo alto-falante através do circuito acústico
A Caixa Acústica
Para enfrentar estas dificuldades, foram criados sistemas de acoplamento acústico entre o alto-
falante e sua carga, as chamadas caixas acústicas. Todas elas buscam em primeiro lugar
eliminar a dificuldade que apontamos do cancelamento da onda frontal pela traseira, confinando
esta última em um volume que pode ser fechado ou possuir aberturas que permitam o
acoplamento controlado entre a radiação traseira e a frontal em uma faixa estreita e com a fase
adequada a obtermos a sua soma, como é o caso das caixas ventiladas ou bass-reflex .
Poderemos dividir as caixas acústicas em duas grandes famílias:
1. sistemas de radiação indireta;
Os sistemas de radiação indireta acoplam acusticamente a parte frontal do cone do alto-
falante ao ar através de uma rede de casamento de impedância que pode tomar a forma
de um transformador acústico ( uma corneta, ou de uma forma mais geral, um guia de
ondas ) ou de um volume sintonizado por um duto, como nas caixas passa-banda ( band-
pass enclosures ). No caso das cornetas, o aumento da impedância de carga obtido
permite uma melhor transferência de potência do transdutor para o meio (ar), resultando
em uma maior eficiência de transdução ( relação entre a potência elétrica aplicada e a
potência acústica fornecida ), na faixa de 10 -50%. A colocação de uma corneta ou guia de
ondas permitirá ainda o controle da diretividade da caixa acústica. A principal desvantagem
destes sistemas será sua maior complexidade de projeto e construçã ;o, o que pode resu
ltar em sistemas de maior custo.
2. sistemas de radiação direta
Nos sistemas de radiação direta, a parte frontal do cone do alto-falante é acoplada
diretamente ao ar , sem auxílio de nenhum elemento que possa ser utilizado para
casamento de impedâncias e/ou controle da resposta de freqüência, como uma
impedância em série com o mesmo, o que é feito nas caixas tipo band-pass, ou um
transformador acústico (corneta), restando para controlar a resposta do sistema, apenas a
impedância do volume utilizado para isolar a radiação traseira da frontal, seja como
compliância acústica adicionada à compliância acústica do alto-falante ( caixa fechada ou
suspensão acústica ), seja como um circuito sintonizado com saída acoplada à radiação
direta ( volume com duto ou pórtico ) o que é feito no caso das caixas ventiladas ou
refletoras de graves ( bass-reflex ). O rendimento dos sistemas de radiaç& atilde;o direta
situa-se na faixa dos 0,5 - 5%, e não ultrapassa o rendimento básico do transdutor
empregado (Pa/V), dentro da faixa passante do sistema.

3. Poderíamos representar uma caixa fechada como abaixo:
Aqui poderemos notar que o alto-falante não se comporta mais como um dipolo, mas como uma
fonte de pressão sonora flutuante, colocada entre a caixa e o ambiente externo, que faz circular
uma velocidade volumétrica (análoga a uma corrente) na malha formada pela sua impedância
interna, a impedância acústica da caixa e a impedância de radiação do alto-falante, aqui
considerado como um pistão ao final de um longo tubo.
Para grandes comprimentos de onda, o volume fechado da caixa acústica poderá ser representado
por uma impedância acústica ZAB , a qual poderemos identificar como uma compliância acústica
CAB em série com uma resistência acústica RAB representando a absorção do material de
revestimento interno da caixa. Mais precisamente, deveríamos considerar a massa de ar que deve
ser acelerada pela parte traseira do alto-falante , a massa acústica Mab, uma correção da
impedância oferecida pela caixa, especialmente se alguma dimensão da mesma for maior que
λ/16.
A impedância ZAf apresenta algumas dificuldades para a análise, pois a resistência acústica vista
pelo transdutor depende da freqüência . Felizmente para nós, em baixas freqüências, a magnitude
da impedância de um meio de baixa densidade como o ar será muito menor que as outras
impedâncias de nosso modelo e a resistência, embora responsável pela irradiação da potência
acústica útil, será menor ainda que a reatância (indutiva) da massa do ar. A pressão sonora será
proporcional à derivada de U(t) em relação ao tempo, ou, no domínio da freqüência, Pr(s) =
s.MAr.U(s), se RAr << ωMAr .

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