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Propriedades acústicas
- 1. PROPRIEDADEACÚSTICA CIÊNCIA DOS MATERIAIS PROF. Dr ELÍDIOANGIOLETTO ELTONTORRES ZANONI
- 2. INTRODUÇÃO O que é propriedade acústica? “Acústica é o estudo da deformação ou vibração do meio material” – (AULD, 1974). Patologias associadas a poluição sonora são em geral • Distúrbios do sono • Gastrite • Falta na eficiência • Surdez Som - é uma onda mecânica decorrentes de vibrações moleculares ou atômicas 2-30
- 3. • Emissor • Meio • Ondas Longitudinais • Ondas Transversais Figura 1 - Onda longitudinal e transversal INTRODUÇÃO 3-30
- 4. • Onda acústica se propaga em um material através da vibração ou movimento elástico do retículo cristalino • Lei de Hooke INTRODUÇÃO 4-30
- 5. Figura 2 - Partícula na posição de equilíbrio e sua deformação no estado sólido Fônon Figura 3 - Propagação da onda acústica pelo material INTERAÇÃO SOM-MATERIAL 5-30
- 6. • Thomas Young • Módulo de Young (AULD; GREEN, 1974) INTERAÇÃO SOM-MATERIAL 6-30
- 7. Velocidade do som Densidade do material Módulo de elasticidade (CANDIAN; SALES, 2009; NOGUEIRA; BALLARIN, 2007) INTERAÇÃO SOM-MATERIAL 7-30
- 8. Velocidade de propagação do som em diversos materiais Material Densidade Velocidade do som, m/s Sólidos Acetato de vinilo etileno (EVA) 0,94 1800 Aço (em geral) 7,67 – 8,03 5000 – 6900 Aço duro – 5874 Aço inoxidável 7,89 5790 – 5980 Aço macio 7,8 5960 Alumínio 2,7 6200 – 6374 Borracha 1 1550 Borracha 0,97 1530 Borracha macia – 1070 Borracha natural – 1550 – 1830 Borracha natural c/ 40 PHR de negro de carbono – 1680 FONTE: http://ctborracha.com/?page_id=1485 INTERAÇÃO SOM-MATERIAL 8-30 Tabela 1 - Velocidade do som em diferentes sólido
- 9. Cobre 8,93 3560 – 5010 Cortiça 0,15 – 0,20 500 Ebonite – 2500 Ebonite 1,11 1450 Ferro 7,69 3170 – 5900 Ferro fundido 7,22 – 7,80 4600 Granito 2,55 – 2,75 4000 – 6400 Isobutileno isopreno (IIR) 1,11 1800 Isobutileno isopreno (IIR) c/ 40 PHR de negro de carbono – 1600 FONTE: http://ctborracha.com/?page_id=1485 INTERAÇÃO SOM-MATERIAL 9-30 Continuação Tabela 1 - Velocidade do som em diferentes sólido
- 10. Madeira (em geral) 0,315 – 0,977 1400 – 4800 Madeira Carvalho 0,657 – 0,977 3381 – 4310 Madeira Cedro 0,315 – 0,492 4400 Madeira Freixo 0,526 – 0,638 4670 Madeira Nogueira 0,454 – 0,590 4700 Madeira Olmo 0,554 – 0,658 1400 Madeira Pinho 0,373 – 0,638 3320 – 4760 Madeira Sequoia 0,415 – 0,436 4800 Madeira Sicômoro 0,539 – 0,690 4460 Madeira Sobreiro 0,657 – 0,977 4470 Policloropreno (CR) – 1510 Policloropreno (CR) 1,31 1600 Poliuretano (PU) 1,16 1680 Poliuretanos (PU) 1,04 – 1,30 1330 – 2090 Silicone (RTV) 1,020 – 2,830 730 – 1160 Vidro 2,2 – 3,6 4380 – 6790 FONTE: http://ctborracha.com/?page_id=1485 INTERAÇÃO SOM-MATERIAL 10-30 Continuação Tabela 1 - Velocidade do som em diferentes sólido
- 11. • Determinação de outras propriedades mecânicas 𝐸 = 2𝐺(1 + 𝜐) (LEVY; E. BASS; STERN, 2001; CALLISTER, 2014) 𝜏 = 𝐺𝛾 INTERAÇÃO SOM-MATERIAL 11-30
- 12. • Blindagem Acústica • “Transformação da energia mecânica vibratória em energia térmica “ – NAKAMURA, 2006 • A absorção acústica 𝐸 = 𝐸0 −𝛼𝑡 E = Energia absorvida E0= Energia inicial α = Coeficiente de atenuação t= Tempo 𝛼 = 1 − 𝐸𝑟 𝐸𝑖 (NAKAMURA, 2006;LEVY; E. BASS; STERN, 2001) ISOLAMENTO ACÚSTICO 12-30
- 13. • Razão da perda de energia 𝑄 = −𝛼𝐸 Q= razão da perda de energia α= Coeficiente de atenuação E= energia 𝛼′ = 𝛼 𝑣 = − 𝑄 𝑣𝐸 Onde v é a velocidade do som ISOLAMENTO ACÚSTICO Figura 4 – Reflexão, absorção e transmissão do som 13-30
- 14. • Os materiais geralmente usados para blindagem acústica são lã de vidro, cortiça, isopor (poliestireno expandido), poliuretano, espumas em geral, etc. Fonte: (MORESCHI, 2012) ISOLAMENTO ACÚSTICO Tabela 2 – Coeficiente de absorção acústica de diferentes materiais 14-30
- 15. • A absorção da onda muda de acordo com a frequência Figura 5 - Dependência do isolamento acústico versus a frequência do som de um compensado de madeira (1) e de uma parede de alvenaria (2) ISOLAMENTO ACÚSTICO Fonte: (MORESCHI, 2012) 15-30
- 16. • Materiais com propriedades acústicas Lã de vidro Lã de rocha Vermiculita (CATAI; PENTEADO; DALBELLO, 2006) ISOLAMENTO ACÚSTICO 16-30
- 17. Espumas de Poliuretano Fibra de coco (CATAI; PENTEADO; DALBELLO, 2006) ISOLAMENTO ACÚSTICO 17-30
- 18. Fonte: http://revista.casavogue.globo.com/design/suecos-criam- paineis-acusticos-com-palha/ • Painéis Acústicos Träullit Hexagons • Criado por três suecos: • Petrus Palmér, John Löfgren e Jonas Pettersson • Da necessidade de retirar o eco do prédio. • Os painéis são feitos de palha de madeira misturados a argamassa ISOLAMENTO ACÚSTICO 18-30
- 20. ARTIGO 20-30
- 21. Honeycomb sandwich panels • Usados em aeronaves • Indústria automobilística • Absorção de energia ARTIGO - INTRODUÇÃO 21-30
- 22. Nanotubo de carbono Aramida Borracha Latex ARTIGO - EXPERIMENTAL 22-30
- 23. Figura 1- Disposição das fibras de vidro dentro das células ARTIGO - EXPERIMENTAL 23-30
- 24. Figura 2 - Influencia da fibra de vidro na propriedade acústica do painel ARTIGO - RESULTADOS 24-30
- 25. Figura 3 - Influencia da fibra de vidro na propriedade acústica do painel ARTIGO - RESULTADOS 25-30
- 26. Figura 4 - Influencia da fibra de vidro na propriedade acústica do painel ARTIGO - RESULTADOS 26-30
- 27. • As fibras de vidro muda a ressonância acústica • As fibras disposta de forma aleatória melhora a perda de transmissão acústica CONCLUSÃO 27-30
- 28. • Som é vibração mecânica de átomos e moléculas • Ondas acústicas interagem com átomos dos materiais • Velocidade do som depende das características do meio • Materiais rígidos são bons condutores de som (fônon) • Materiais porosos e moles possuem maiores índices de absorção acústica (espumas e fibras) RESUMO 28-30
- 29. • AULD, B. A.; GREEN, R. E. Acoustic Fields and Waves in Solids: Two Volumes. Physics Today, v. 27, n. 10, p. 63, 1974. • CALLISTER, W. D. Materials Science and Engineering an introduction. 9o. ed. [s.l.] Wiley, 2014. • CANDIAN, M.; SALES, A. Aplicação das técnicas não- destrutivas de ultra-som, vibração transversal e ondas de tensão para avaliação de madeira. Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, v. 9, n. 4, p. 83–98, 2009. • CATAI, R. E.; PENTEADO, A. P.; DALBELLO, P. F. Materiais, Técnicas E Processos Para Isolamento Acústico. Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, p. 4205–4216, 2006. • LAZZARINI, V. E. P. Elementos de Acústica. p. 47, 1998. • LEVY, M.; E. BASS, H.; STERN, R. Modern Acoustical Techniques for the Measurement of Mechanical Properties. [s.l.] ACADEMIC PRESS, 2001. v. 1 • MORESCHI, J. C. Propriedades da madeira. p. 208, 2012. • NOGUEIRA, M.; BALLARIN, A. W. R e v i s t a E n e r g i a n a A g r i c u l t u r a. Energia na Agricultura, v. 22, n. 3, p. 86–101, 2007. REFERÊNCIAS 29-30
- 30. PROPRIEDADEACÚSTICA CIÊNCIA DOS MATERIAIS PROF. Dr ELÍDIOANGIOLETTO ELTONTORRES ZANONI
Notas do Editor
- O deslocamento da partícula é função da posição inicial e do tempo, dito então um sistema variante no tempo.
- Lã de vidro Material leve e de fácil manipulação composta por sílica e sódio aglomerado e resina. A onda sonora é absorvida e dissipada rapidamente. Além de isolante acústico, também é um bom isolante térmico. Usado entre paredes, em forma de sanduiche, para melhorar a absorção acústica. Lã de rocha Composta de fibras oriundas de basalto aglomerado em resina, também possui propriedades de isolamento acústico, além de ser isolante térmico, anti-parasita entre outras propriedades de uso civil.