Lista de Exercicios - Conforto Ambiental - 1° bimestre

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1 DEC 2581– CONFORTO AMBIENTAL PARA ENGENHARIA CIVIL – 2018 Profa. Aline Lisot e Prof. Paulo Fernando Soares Lista de Exercícios: Conforto Acústico RUIDO AMBIENTAL: 1) Que diferença existe entre sonar e radar? 2) Quando você está dentro de casa e fala, o som emitido por você reflete-se nas paredes e retorna ao seu ouvido. Porque você não ouve o eco? 3) Do ponto de vista da física, o que diferencia um som alto de um som baixo? E um som forte de um som fraco? 4) Quais são as três qualidades do som? Qual delas diz respeito à amplitude da onda sonora? E qual diz respeito ao tipo de fonte que está produzindo o som? 5) Classifique cada som mencionado na lista a seguir, quanto à intensidade (forte ou fraco) e quanto à altura (grave ou agudo). Por exemplo: Grito de criança: forte e agudo: a) Batida do martelo de um ferreiro na bigorna; b) Motor de avião à jato; c) Ronco de uma pessoa dormindo. 6) Que tipo de som é produzido por ondas sonoras de: a) alta frequência e alta energia; b) baixa frequência e baixa energia; c) Alta frequência e baixa energia; d) baixa frequência e alta energia. 7) Uma pedra cai num lago e gera ondas circulares que percorrem 250cm na superfície do lago em 2s. A distância entre duas cristas é igual a 25cm. Calcule para estas ondas: (a) o comprimento de onda, (b) a velocidade de propagação, (c) a frequência, (d) o período. 8) A quarta parte do comprimento de onda de uma onda transversal que se propaga numa corda é igual a 8cm. Se a frequência da onda for igual a 80Hz, qual será o valor: (a) do período da onda? (b) da velocidade de propagação da onda? 9) A frequência da nota musical lá é igual a 440Hz. Considerando que a velocidade do som no ar é aproximadamente 340m/s, determine o comprimento de onda deste som. 10) Em uma sala à temperatura ambiente (220C), a frequência de uma onda sonora é de 2.500Hz. (a) Qual é o correspondente comprimento de onda?; (b) Se a frequência for reduzida para 1.250Hz, qual será o comprimento de onda?

( )

T 0C , p/ T > 300C; 273 11) Calcule a intensidade acústica de uma onda sonora esférica proveniente de uma fonte de 10W a uma distância de (a) 3m, (b) 6m, e (c) 12m. 12) Um som tem uma intensidade de 3*10-8 W/m². Qual é o nível de intensidade sonora em dB? R:44,8 dB 13) Qual será o nível sonoro resultante se tivermos duas fontes com L1 = 56 dB e L2 = 50 dB? 14) Duas ondas sonoras têm intensidade de respectivamente 10 e 500 micro-watts / cm2. Quantos decibels está o som mais forte acima do outro? R: LA-B = 17 dB 15) Sabendo-se que em um monitoramento com um medidor de nível de pressão sonora registrou-se um ruído (LFONTE) e a interferência do ruído de fundo (R), sendo o valor monitorado o que segue: LFONTE+R = 60 dB. Se o ruído de fundo é de 53 decibels, qual é o ruído da fonte F? R: LFONTE = 59 dB. 16) Determine a intensidade sonora para os seguintes NIS: (a) 83, (b) 66, (c)105dB. 17) Qual é a potência sonora cujo nível de potência sonora (LW) é de 100dB? 18) O nível de intensidade sonora (LI) em uma sala devido a uma máquina é de 80dB. Qual será o nível de intensidade sonora resultante se a esta sala forem adicionadas mais 19 máquinas iguais à primeira? 19) O nível de pressão sonora (LP) em diversas bandas de oitava é dado na tabela a seguir. Calcule o nível de pressão sonora global em dB?

( )

c(m / s ) = 331,4 + 0,607T 0C ; para T ≤ 300C ; e c(m / s ) = 331,4 1 +

Frequência (Hz) LP (dB)

63 92

125 89

250 91

500 84

1000 83

2000 78

4000 70

8000 65

20) Considerando o exercício anterior, calcule o nível de nível de pressão sonora global em dBA. Frequência (Hz) Curva A (dB) LP (dBA)

63 -26,2

125 -16,1

250 -8,9

500 -3,2

1000 0,0

2000 +1,2

4000 +1,0

8000 -1,1

1

2 21) Calcule a área de abertura necessária para uma frequência crítica de 125Hz, para um ressoador com as seguintes características: Temperatura varia do de 20 a 270C, parede de 2cm e Volume de 11x15x20cm3 (V = 0,033m3; L = 0,02m; f0 = 125Hz).

f0 =

c S 2π ∀L

22) O latido de um cachorro possui aproximadamente 1 mW (mili Watts) de potência. Se esta potência é distribuída uniformemente em todas as direções, qual é o nível de intensidade sonora (LI) a uma distância de 5 m? E se dois cachorros latirem ao mesmo tempo, qual será o LI? 23) A intensidade de uma orquestra é igual à intensidade de 250 violinos. Se o nível de intensidade da orquestra é de 80 dB, qual é o LI de um violino? 24) Uma parede permite passar 1% da intensidade da onda sonora de 1 kHz de frequência de um lado para o outro. Calcular a perda por transmissão (PT / E / Atenuação). 25) Considerando o exercício anterior, qual é o nível de intensidade sonora resultante se do outro lado da parede existe um som com 90 dB? 26) Determine o Nível de Intensidade Sonora (NIS) Global, em dB, do conjunto dos seguintes NIS: 68, 82, 76, 68, 74 e 81. 27) Obteve-se a gravação de um ruído em um pátio na parte frontal de uma casa conforme a tabela a seguir. A casa está localizada em uma vizinhança relativamente calma (silenciosa) ou barulhenta? Determine o Nível de Intensidade Sonora equivalente (Leq). Período (h) NIS (dBA)

(0-6] 55

(6-8] 65

(8-9] 57

(9-15] 60

(15-17] 67

(17-18] 72

(18-20] 57

(20-22] 55

(22-0] 53

BARREIRAS ACÚSTICAS: 28) Uma janela encontra-se posicionada conforme mostra a figura a seguir e está protegida por um muro. Considerando-se que o ruído proveniente da rua é em média 84dB (a) qual é atenuação devido ao muro para uma frequência de 2.000 Hz? (b) Qual é a diferença máxima entre as atenuações obtidas pelas equações de Rathe e Farina? 29) Considere a atenuação dada por uma barreira infinita, sujeita à uma fonte pontual, cujos dados estão mostrados na Tabela a seguir: f(Hz) ΔNBI(dB)

125 7

250 8

500 10

1000 11

2000 13

4000 16

Para esta barreira, qual é a atenuação global fornecida pela barreira? 30) Suponha que um quarto de dormir está a 1,0m de altura e à distância de 10 metros do eixo da rua. (a) Estime de quanto será diminuído o ruído do tráfego caso se interponha uma barreira de 2 metros de altura (posicione a barreira à 5 m da fonte). Faça os cálculos para f=2 kHz e 250 Hz. (b) Qual deverá ser a altura da barreira para que a redução seja de pelo menos de 20 dB num e noutro caso. As hipóteses, geometria e equações adotadas para a resolução desta questão devem estar especificadas na sua resposta. ACÚSTICA DE SALAS 31) Um motor produz um nível de pressão sonora reverberante constante de 74 dB em uma sala de 3 x 6 x 3m. O tempo de reverberação medido dessa sala é de 2 s. (a) Quantas unidades de absorção devem ser adicionadas a esse ambiente a fim de reduzir o nível sonoro em 10 dB? (c) Qual é o novo tempo de reverberação? 2

3 32) Calcular para uma sala retangular o tempo de reverberação supondo que suas paredes são feitas de concreto. De que forma variará o tempo de reverberação se essas superfícies forem recobertas com madeira, o piso com carpete e o teto com gesso? OBS.: (1) Dimensões da Sala: V = a x b x c, sendo a=5, b=3 e c = 2,8; (2) Calcular para a frequência de 1.000Hz. (3) Consultar os coeficientes de absorção sonora na literatura. 33) Se o volume de uma oficina é de 3.000m3 e a área total de suas superfícies interiores é de 1.200m2, calcule o TR se ocorre a absorção de 7% da energia sonora incidente em cada reflexão da onda sonora na superfície interior da oficina. 34) Se o TR de um auditório é 1,8s quando estão presentes 200 pessoas sentadas e 1,2s quando estão presentes 600 pessoas sentadas, calcular o número de pessoas que ocupam o auditório se o TR for de 1,6s, considerando que o coeficiente de absorção de cada pessoa é de 0,44 a 1.000Hz. 35) Uma Câmara Reverberante de 1.000m3 de volume possui um TR de 10s. Se forem cobertos 40m2 das superfícies interiores da Câmara com um material absorvedor, observa-se que o TR reduz-se a 2s. Calcular o coeficiente de absorção deste material, para uma frequência de 1.000Hz. 36) O TR de uma sala com o volume de 4m x 3m x 2,5m é de 4s. Calcular: (a) o coeficiente de absorção médio das superfícies da sala, e (b) quando se cobrem 15m² de uma das superfícies interiores da sala com um material com propriedades acústicas, o TR se reduz a 1,3s e, neste caso pergunta-se qual é o coeficiente de absorção do material acústico e qual será o TR se em todas as superfícies da sala forem aplicados este material acústico (f=1.000Hz). 37) Determinar o TR de um recinto nas seguintes situações: (a) α = 1,0 , e se (b) α = 0,0 (resolver em função do volume). CONCEITOS: 38) O gráfico da figura indica, no eixo das ordenadas, a intensidade de uma fonte sonora, I, em watts por metro quadrado (W/m2), ao lado do correspondente nível de intensidade sonora (NIS), em decibels (dB), percebido, em média, pelo ser humano. No eixo das abscissas, em escala logarítmica, estão representadas as frequências do som emitido. A linha superior indica o limiar da dor, acima dessa linha, o som causa dor e pode provocar danos ao sistema auditivo das pessoas. A linha inferior mostra o limiar da audição, abaixo dessa linha, a maioria das pessoas não consegue ouvir o som emitido. Suponha que você assessore o prefeito de sua cidade para questões ambientais: a) Qual o nível de intensidade máximo que pode ser tolerado pela municipalidade? (b) Que faixa de frequências você recomenda que ele utilize para dar avisos sonoros que sejam ouvidos pela maior parte da população?

39) O aparelho auditivo humano distingue no som 3 qualidades, que são: altura, intensidade e timbre. A altura é a qualidade que permite a esta estrutura diferenciar sons graves de agudos, dependendo apenas da frequência do som. Assim sendo, podemos afirmar que: a) o som será mais grave quanto menor for sua frequência; b) o som será mais grave quanto maior for sua frequência; c) o som será mais agudo quanto menor for sua frequência; d) o som será mais alto quanto maior for sua intensidade; e) o som será mais alto quanto menor for sua frequência.

3

4 40) Quando se ouve uma orquestra tocando uma sonata de Bach, consegue-se distinguir diversos instrumentos, mesmo que estejam tocando a mesma nota musical. A qualidade fisiológica do som que permite essa distinção é: a) a altura; b) a intensidade; c) a potência; d) a frequência; e) o timbre. 41) Mariana pode ouvir sons na faixa de 20Hz a 20kHz. Suponha que, próximo a ela, um morcego emite um som de 40kHz. Assim sendo, Mariana não ouve o som emitido pelo morcego, porque esse som tem: a) um comprimento de onda maior que o daquele que ela consegue ouvir; b) um comprimento de onda menor que o daquele que ela consegue ouvir; c) uma velocidade de propagação maior que a daquele que ela consegue ouvir; d) uma velocidade de propagação menor que a daquele que ela consegue ouvir. 42) O menor intervalo de tempo para que o cérebro humano consiga distinguir dois sons que chegam ao ouvido é, em média, 100 ms. Este fenômeno é chamado persistência auditiva. Qual a menor distância que podemos ficar de um obstáculo para ouvir o eco de nossa voz? Dado: velocidade do som no ar = 330 m/s. a) 16,5 m; b) 17,5 m; c) 18,5 m; d) 19,5 m; e) 20,5 m. 43) Em alguns filmes de ficção científica a explosão de uma nave espacial é ouvida em outra nave, mesmo estando ambas no vácuo do espaço sideral. Em relação a este fato é CORRETO afirmar que: a) isto não ocorre na realidade, pois não é possível a propagação do som no vácuo. b) isto ocorre na realidade, pois, sendo a nave tripulada, possui seu interior preenchido por gases. c) isto ocorre na realidade uma vez que o som se propagará junto com a imagem da mesma. d) isto ocorre na realidade, pois as condições de propagação do som no espaço sideral são diferentes daquelas daqui da Terra. e) isto ocorre na realidade e o som será ouvido inclusive com maior nitidez, por não haver no meio material no espaço sideral. INFORMAÇÕES COMPLEMENTARES:

T (0 C) Para t ≤ 30 C : c (m/s) = 331,4 + 0,607 T [ C] Para t > 30 C : c[m/s] = 331,4 . 1 + 273 o

o

P NPS = 10. log   P0  n I I I1 I 2 + + ...... + n = ∑  i IO IO I O i =1  I o

o

2

onde P0 = 2.10-5 [N/m2].

 n  Ii NIS = 10 log ∑   i =1  I o

  

PT = {[20 log (σ*f)] – 47,4}

σi = ρ ∗ h

∆N = 13 + 5 log N ;

para N ≥ 1 N =

m m∗h ∗h = ( ASUP ) ∗ h ∀

2δ

=

λ

[dB]

2δ f Obs.: (1) ∆N máx = 24 dB; (2) p/ N = 0, ∆N = 6dB V

para 0,1 ≤ N < 1

δ = (a + b) – d

λ = VT

∴ λ = V/f , pois f = 1/T

Campo livre Sem considerar a diretividade e diretividade

N( r ) = N(r0) - 10 log. (r/r0)2 - ∆N

Considerando a diretividade 2

NIS (r , dB) = NWS (r0 , dB ) − 11 − 10 log(r ) Fator de Diretividade (θ)

σi =

Q NI T = 52 + 10. log  d

R = Nse - Nsi = E + 10 log (A/S) [dB]

∆N = 13 + 10 log N ;

x2 xn  x1    = 10 log 10 10 + 10 10 + ... + 10 10    

[dB] Onde: σ = densidade superficial da parede [Kg/m2]

f = freqüência sonora incidente

(Eq. Rathe)

NIS = 10 log (I/Io), onde Io = 10-12 [W/m2]

2

NIS (r , dB) = NWS (r0 , dB ) − 11 − 10 log(r ) + 10 log(θ )

Q=1 (fonte puntiforme, fp); Q=2 (fp sobre plano reflexivo); Q=4 (fp sobre dois planos em ângulo reto); Q=8 (fp sobre 3 planos que formam ângulo reto entre si);

4

5

Barreiras Acústicas (Eq. Farina)

Fonte Pontual

Barreira com altura “h” e L = ∞

∆LBI = 10 log(3 + 20 N ) , para N > 0

Fonte Linear

∆LBI = 10 log(3 + 5,5 N ) , para N >0

 N N   , para N, N1 e N2 > 1 ∆LBF = ∆LBI − 10 log1 + + N 1 N 2  

Barreira com altura “h” e L = finito

L1 L2 LN  1  N  I i    1    10 10 Leq = 10 log ∑    = 10 log ti 10 + t i 10 + ... + ti 10 10   T  T  i =1  I o    

Frequência (Hz) Δ (dB)

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

-26,2

-16,1

-8,9

-3,2

0,0

+1,2

+1,0

-1,1

Correção do ruído de tráfego para veículos % de veículos pesados e veículos de transporte ≤

(7] (20] (35] (47) [60) [73) [87) [100) 0

Correção em dB

Velocidade do conjunto (kmh-1)

+1

+2

(33] (47] (53] -4

Correção em dB

-2

Correção em dB

 2π N  ∆LBI = 20 log  +5  tanh 2 π N 

)

para (-0,2≤N≤26) e ΔLBI = 0 para os demais valores de N (Eq. Kurze)

∆LBF

1 E = 10 log  t 

ti =

60

-1

% de inclinação da via

(

+3

0

+4

+5

[67) [73) +1

+6

[80)

[87)

[93)

+3

+4

+5

+2

0

[2)

[4)

[6)

0

+1

+2

+3

 N (− ) ∆10Li  ∆LBF = −10 log ∑ 10   i=1  ∆L ∆L1 (− ) ( − ) ∆L2   (− ) 10 10 = −10 log 10 + 10 + 10 10   

1 10

+7

Li 10

N

∑t S i

t=

i

i =1 N

∑S

i

i =1

1 = α + ρ +τ

t médio =

∑ t .S ∑S i

i

i

=

S m tm + S p t p + Sv tv S m + S p + Sv

E = 10 log (1/tmédio)

ti = 1/10Ei/10

Ei = 10 log (1/ti)

5

6 0,161 ∀ A = TRSF

M

Q

i =1

i =1

A = ∑ ai S i + ∑ a j n j + x ∀ N

TRNE

0,161∀ = − S ln 1 − α

(

)

α=

∑S

∑α S i

=

(α 250 + α 500 + α1000 + α 2000 )

TRMS =

S

 pmáx   Q =   pmédia  IR =

4W R

4

N

∑ [− S ln(1 − α )] i

i

l=4

0,161∀

i

1=1

1=1

NRC =

R=

W  NWS = 10 log  i  Wo 

Sα A = 1−α 1−α

(

) (

)

i

i =1

∀ S

t=

l c

t=

4∀ cS

c − 6 ln(10) = TR ln(1 − α ) l

2

d C = 0,141 QA

TRSF

N

∑ α i Si 1=1 N

Se tORC - tRR  < 0,1 segundos,
OK!

0,161 ∀ = A

d C = 0,141 QR

I = ID + IR

I R = I I − I A = I I (1 − α )

d C = 0,057

Q∀ TR

ID =

W 4π r 2

 Q 4 NIS (dB) − NWS (dB) = 10 log +  2 R  4π r A α= I

(A + T ) α= I

r  ∆NIS = 10 log 2   r1 

2

6