Intensidade (acústica): diferenças entre revisões

'''Intensidade''' em [[acústica]] e [[música]] refere-se à [[percepção]] da amplitude da [[onda]] [[Som|sonora]]. Frequentemente também é chamada de "volume" ou "nível de [[pressão sonora]]".

==Propagação do Somsom==

As propriedades da propagação do som são tratadas a partir das consequências das [[leis de Newton]].<ref name=Feynman>Feynman, Leighton & Sands (2008), "Lições de Física: Volume 1", 2ª Edição, Bookman</ref>O som pode ser descrito através de uma sequência de ondas sonoras, que são ondas de deslocamento, densidade e pressão que se propagam pelos meios compressíveis. Quando uma [[Som|onda sonora]] se propaga]] através de qualquer gás, ocorrem compressões e rarefações de pequenos volumes do gás. Através da análise de quanto um elemento do gás modifica o seu volume e sua densidade, ou seja, a partir da análise das variações de pressão causadas pela onda mecânica sonora, é possível determinar a velocidade da onda naquele meio:

==Potência Sonorasonora==

QueremosPara atingir a interpretação matemática de potência sonora e,é para tanto, precisamosnecessário interpretar a energia de propagação de uma onda<ref name=Feynman/>. Considere uma fatia fina de ar de espessura infinitesimal <ref name=Halliday/><math>\mathrm{d}x</math>, de área A e massa infinitesimal <math>\mathrm{d}m</math>, oscilando para frente e para trás de acordo com as variações de pressões da região em questão enquanto a onda sonora passa por ela. A energia cinética infinitesimal <math>\mathrm{d}K</math> da fatia de ar é:

na qual <math>v_s</math> não é a velocidade da onda, mas sim a velocidade da oscilação do elemento de ar em questão. ObtemosObtem-se essa velocidade a partir da derivada parcial em relação ao tempo da equação da onda sonora:<ref name=Halliday/>

Usando esta relação e substituido <math>\mathrm{d}m=A{\rho}\mathrm{d}x</math>, visualizamosvisualiza-se a energia cinética da fatia da seguinte forma:

Para obtermos aA taxa com aà qual a energia cinética da onda varia com o tempo, dividimosobtem-se dividindo a relação anterior por <math>\mathrm{d}t</math>, e encontramos:(<math>\frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t}</math> é a velocidade da onda)

Então, a taxa média com a qual a energia cinética da onda é trasportadatransportada é:

==Intensidade Sonorasonora==

Supomos agoraSupondo que a energia potencial da onda é trasportadatransportada com a mesma taxa média., Apode calcular-se a intensidade <math>I</math> da onda, que é a taxa média por unidade de área com a qual a energia nas duas formas (cinética e potencial) é transmitida pela onda, é , portanto:<ref name=Halliday/>

===Variação da Intensidadeintensidade Sonorasonora com a Distânciadistância===

Em geral, aA intensidade sonora varia com a distância de formas bastante complexas, pois no quotidiano as fontes sonoras têm as mais diversas formas e emitem sons em apenas algumas direções,. por exemplo,Isto somado ao fato de quepoderem ocorremocorrer ecos (ondas sonoras refletidas)<ref name=Halliday/> na região que se superpõem asàs ondas originais, o que torna a análise da propagação da onda sonora nada trivial.[[File:Active Noise Reduction.svg|thumb|right|px1000|Superposição de ondas sonoras.]]

VamosPara fins práticos, pode analisar-se a propagação da onda sonora de forma pontual e isotrópica, ou seja, que emite um som com a mesma intensidade em todas as direções. Algo que se assemelha muito com isso na realidade é uma explosão. suporSupondo que a energia mecânica das ondas sonoras é conservada enquanto elas se espalham a partir de uma fonte pontual. Para tanto, é natural imaginarmos as frentes de onda se propagando como uma esfera, que aumenta o seu raio de acordo com a velocidade da onda. Percebemos que toda a energia emitida pela fonte passa pela superfície da esfera.<ref name=Halliday/> Assim, a taxa com a quelaque a energia das ondas sonoras se propaga de maneira esférica é igual aà taxa com aà qual a energia é emitida pela fonte. Dado o exposto, chegamos a seguinte relação:

A relação nos dizsignifica que a intensidade do som emitido por uma fonte pontual e isotrópica diminui com o quadrado da distância do raio daà fonte.

===Nível de Intensidadeintensidade Sonorasonora===

O nível de intensidade sonora é definido em escala logarítmica pelo fato deda quesensibilidade odo ser humano possui a peculiaridade de que sua sensibilidade variavariar linearmente, enquanto que o estímulo respectivo varia exponencialmente. Por esse motivo é conveniente usar o nível de intensidade sonora (W/m²) em escala logarítmica da seguinte maneira:

Podemos escolher ''I''₀ como a intensidade sonora mais baixa da faixa audível para um ser humano, o que é extremamente <ref name=Halliday/>conveniente. Note que se ''I''₁=''I''₀ obtemos 0 dB para a intensidade sonora, o que corresponde ao menor som na faixa audível humana. Percebemos também que valores de ''I''₁ abaixo de ''I''₀ correspondem a valores negativos (som abaixo da faixa audível humana).