História da Acústica 2

Transcrição

1 Universidade de São Paulo Instituto de Física de São Carlos - IFSC FFI0210 Acústica Física História da Acústica 2 Prof. Dr. José Pedro Donoso

2 Agradescimentos O docente da disciplina, Jose Pedro Donoso, gostaria de expressar o seu agradecimento as editoras LTC (livros Tecnicos e Científicos) e Cengage Learning pelo acesso às figuras dos livros textos: Fisica de Tipler & Mosca e Fundamentos de Física de Halliday, Resnick e Walker (LTC) e Principios de Física de Serway & Jewett (Cengage Learning).

3 Datas e personagens na história da Acústica China: 270 A.C. padrão de altura (pitch) para música. Grecia e Roma Pitagoras Chrysippus Marco Vitruvius Severino Boethius ( ) Século XVII Marin Mersenne ( ) Pierre Gassendi ( ) Robert Boyle ( ) Robert Hooke ( ) Joseph Sauveur ( ) Franciscus Mario Grimaldi ( )

4 Século XVIII Ernst Chladni ( ) Isaac Newton ( ) Giovanni lodovico Bianoni ( ) Charles Marie de la Condamine ( ) Richard Helsham ( ) John W. Strutt (Lord Rayleigh) ( ) Arthur Gordon Webster ( ) Thomas Young ( ) e Auguste Jean Fresnel ( ) Métodos de analisis Isaac Newton ( ) e Gottfried W. Leibniz ( ) Joseph Louis Lagrange ( ) James Bernoulli ( ) e Johann Bernoulli ( ) G.F.A. L Hôpital ( ) e Gabriel Cramer ( ) Leonhard Euler ( ) e Jean Le Rond d Alembert ( ) Daniel Bernoulli ( ) e Joseph Louis Lagrange ( ) Pierre Simon Laplace ( ) e Adrian Marie Legendre ( ) Jean B. Joseph Fourier ( ) e Simeon D. Poisson ( )

5 Século XIX Simon Ohm ( ) Hermann F.L. von Helmoltz ( ) Wallace Clement Sabine ( ) Século XX Paul Earl Sabine ( ) Hale Johnson Sabine ( ) Constantin Chilowsky ( ) Paul Langevin ( ) Vern O. Knudsen ( ) Cyril M. Harris ( ) Harvey Fletcher ( ) Richard Henry Bolt ( ) Leo Beranek ( ) Carleen Hutchins ( ) D.R. Raichel, The Science and applications of acoustics (2nd ed. Springer, 2006)

6 Joseph Fourier ( ) Matemático francés, publica em 1862 seu método para analisar ondas. Onda: amplitude do sinal vs tempo ω 0 Espectro sonoro: amplitude vs frequência Coleção Aventura na Ciência, Eletrônica (Editora Globo, 1994)

7 Ernst Heinrich Weber ( ) foi um dos pioneiros a estudar a resposta humana a estímulos físicos. Experimentando com pesos, ele decubriu que a resposta do indivíduo era proporcional ao aumento relativo da carga. Matematicamente, a relação entre o estímulo (E) e a sensação humana (S) é logaritmica. As descobertas de Weber foram mais tarde popularizadas por Gustav T. Feschner ( ), daí o nome Lei de Feschner Weber: S log E E 0 Em 1920, a unidade de transmissão em telefonia, desenvolvida pelos engenheiros da Bell Telephone passou a ser medida em bel (símbolo, db), em homenagem a Alexander Graham Bell ( ). Harvey Fletchner ( ) verificou que 1 db era a mínima variação da potência sonora (W) detectável pelo sistema auditivo. A Lei de Fechner Weber pode ser reescrita na forma: S = ( 10dB) log W W 0 S.R. Bistafa, Acústica Aplicada ao Controle do Ruído (Editora Blücher, 2006 e 2011)

8 Grandes salas de concertos e teatros de ópera Scala de Milão (1778) considerada um marco na acústica de salas Teatro Principal de Valencia (Espanha, 1832) Liceu de Barcelona (1847) e Teatro Real de Madrid (1850) Staatsoper (Berlin, 1742) e Bayerische Staatsoper (Baviera, 1813) Grosser Musikverein (Viena, 1869), Opera de Paris (1875) Royal Albert Hall (Londres, 1871) e Covent Garden (Londres, 1856) Teatro de Bayreuth (Alemanha, 1876) Metropolitan Opera (New York, 1883, 1966) Teatro Colon (Buenos Aires, 1857) M.E. Delany, Acustica 38 (1977) 201; A. Fischetti. Initiation à l Acoustique (Paris, 2003)

9 F.A. White, Our Acoustic Environment (Wiley,1975)

10 Palais Garnier, Opera de Paris (1875) A. Perroux, L`Opera, mode d` Emploi (L Avant Scene Opera, Paris, 2000)

11 Metropolitan Opera, NY (ópera Aida,1961)

12 Revistas científicas dedicadas a acústica Journal of the Acoustical Society (EUA, 1929) Revue d` Acoustique (Paris, 1932) Akustiche Zeitschrift (Alemanha, 1936) Acustica (international journal) Journal of Acoustics of the Academy of Science of the USSR (english traslation) The Strad (violinistas, 1890) Journal of Sound and Vibration (Británico, 1964) Catgut Acoustical Society: Newsletters (1963) and Journal (2004) M.E. Delany, Acustica 38 (1977) 201; A. Fischetti. Initiation à l Acoustique (Paris, 2003)

13 Duas salas de concerto inaguradas no século XX mostraram aos especialistas que, em acústica, as coisas podem falhar Royal Festival Hall (Londres, 1951): O tempo de reverberação da sala era muito curto. O problema foi corrigido por P.H. Parkin e K. Morgan em Philharmonic Hall (New York, 1962) com projeto acústico de Leo Beranek. A controvérsia sobre a qualidade do som durou 30 anos e foi resolvida com uma reforma conduzida pelo Prof Cyril M. Harris. A sala foi reaberta em 1976 com o nome de Avery Fisher Hall. R.T. Beyer. Sounds of Our Times (Springer & AIP, 1999)

14 W.C. Sabine Wallace Clement Sabine ( ) Paul Earls Sabine ( ), primo Hale Johnson Sabine ( ), filho Professor de Harvard, considerado o pai da acústica aplicada a arquitetura. Estudou o problema acústico do auditório Fogg Lecture Hall inagurada em 1894 e, depois de muitas experiências estabelece uma equação empírica que permite calcular o tempo de reverberação do som em função das dimensões do local e do coeficiente de absorção acústica dos materiais. A figura mostra os tempos medidos em função da localização no auditório. Seu filho Hale, dedicou-se ao estudo do controle de ruido em industrias e instituições. Raichel, The Sience & Applications of Acoustics (Springer, 2006) Perez Miñana. Compendio práctico de acústica (Ed. Labor, 1969) Beyer. Sounds of Our Times (Springer & AIP, 1999)

15 Sala da orquestra Filarmónica de Berlín (1963). Projeto de Hans Scharoum e Palau de Música de Barcelona (1908) de Luis D. Montaner. Revista Tectonica, vol. 14 (ATC Ediciones, 1995)

16 Albert Einstein, violinista. The Physics Teacher 43, 286 (2005)

17 Gravação de Som A. Perroux, L`Opera, mode d` Emploi (L Avant Scene Opera, Paris, 2000)

18 Gravando ópera Maestro Herbert von Karajan e Walter Legge (produtor, EMI) A. Perroux, L`Opera, mode d` Emploi (L Avant Scene Opera, Paris, 2000) Gravando O Crepusculo dos deuses (Wagner) Birgit Nilson (soprano), George Solti (regente)

19 A. Perroux, L`Opera, mode d` Emploi (L Avant Scene Opera, Paris, 2000) Maria Callas em La Traviata (Verdi) Luchino Visconti (regisseur) Scala de Milan, 1955

20 Referências Bibliograficas D.R. Raichel, The Science and applications of acoustics (2nd ed. Springer, 2006) Ian Johnston, Measured Tones (Ed. Taylor & Francis, 2002) J. Perez Miñana. Compendio práctico de acústica (Ed. Labor, Barcelona, 1969) L.J. Arizmendi, Tratado Fundamental de Acústica en la Edificación (Univ Navarra, 1980) O.J. Abdounur, Matemática e Música (Escrituras editora, SP, 1999) R.T. Beyer. Sounds of Our Times (Springer & AIP, 1999) R.W.B. Stephens, A.E. Bates, Acoustics and Vibrational Physics (E. Arnold, London, 1966) W.F. Magie, A Source Book in Physics (Mc Graw Hill, 1935) M. Barron, Auditorium acoustics and architectural design (E&FN Spon, 1993) Artigos M.E. Delany, Sound propagation in the atmosphere. Acustica (1977). S. Shen, Acoustics of Ancient Chinese Bells. Scientific American 256 (4) 94 (1987) S.L. Vassilantonopoulos, J.N. Mourjopoulos, A Study of Ancient Greek and Roman Theater Acoustics, Acta Acustica & Acustica 89, 123 (2003) R.S. Shankland, Acoustics of Greek Theatres. Physics Today, October 1973 G. Assayag, JP. Cholleton, Musique, nombres et ordinateurs. La Recherche 26, 804 (1995)