PROPRIEDADES ACÚSTICAS DA MADEIRA São de elevada importância uma vez que a madeira é utilizada em revestimento de ambientes, produção de instrumentos musicais e outros.
O QUE É O SOM? O som é toda e qualquer vibração ou onda mecânica que se propaga em um meio dotado de forças internas capaz de produzir no homem uma sensação auditiva (ABNT, 1992). 29/03/2017 2
ALTERAÇÕES Encontro com uma superfície Absorção Transmissão Reflexão
SUPERFÍCIE E ONDA SONORA Ao encontrar uma superfície, a onda sonora sofre alterações (Figura 1), que estão relacionadas ao tipo de material constituinte dessa superfície. 29/03/2017 4
ACÚSTICA DE AMBIENTES Para ser considerado ideal para a permanência de pessoas, um ambiente deve apresentar certos níveis de conforto. Os principais pontos tratados nessa área são o isolamento contra o ruído e o controle do som no interior do ambiente. 29/03/2017 5
PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS DA MADEIRA As propriedades fundamentais da madeira são descritas como aquelas relacionadas à sua formação. São elas que irão determinar a durabilidade, a identificação, a resistência e também a qualidade dos produtos gerados a partir de uma árvore 29/03/2017 6
PROPRIEDADES ACÚSTICAS EM INSTRUMENTOS 29/03/2017 1
PROPRIEDADES ACÚSTICAS DA MADEIRA As propriedades acústicas da madeira, relacionadas aos princípios de ressonância e às propriedades de radiação do som, foram aplicadas por muito tempo, apesar de não serem cientificamente comprovadas. 29/03/2017 8
TIPOS DE MADEIRA Madeiras mais resinosas filtram mais as frequências agudas, deixando graves mais brilhosos. Costumam não aceitar o acabamento, deixando seus poros expostos. Exemplos são o Ébano e o Jacarandá-da-Bahia. Já as madeiras menos resinosas, devido à sua rigidez e inflexibilidade, filtram mais os graves, abrilhantando as frequências agudas. As mais comuns são o Pau- Marfim e o Bordo-açucareiro. 29/03/2017 9
INSTRUMENTOS MUSICAIS: FILTRAÇÃO DE FREQUÊNCIAS Madeiras mais resinosas filtram mais as frequências agudas. Ex. Ébano (Diospyros ebenum Koenig ex. Retz); Madeiras menos resinosas filtram mais os graves. Ex. Pau-Marfim (Balfourodendron riedelianum (Engler) Engler, Engler et Prantl, Natürl). Ébano Pau-marfim
INSTRUMENTOS MUSICAIS: QUANTO A ABERTURA DO SOM, TEMPO DE RESPOSTA ENTRE A EMISSÃO DA FREQUÊNCIA E A VIBRAÇÃO DO TAMPO? Madeiras mais densas: mais lenta a abertura do som. Maior resistência do instrumento. Ex. Pau Ferro (Caesalpinia leiostachya (Benth.) Ducke 1953). Madeiras menos densas: mais rápida a abertura do som. Maior fragilidade do tampo. Ex. Imbuia (Ocotea porosa (Nees et Martius ex Nees) Liberato Barroso). Pau Ferro Imbuia
INSTRUMENTOS MUSICAIS A madeira é amplamente utilizada para a confecção de instrumentos musicais, em especial os de corda, como violino, violão, violoncelo etc.
VIOLINO Para a construção de um violino por exemplo, são empregados varias espécies de acordo com cada parte do instrumento. (Bordo e o sicômoro para o tampo inferior, as ilhargas e o braço e geralmente abeto para o belly e o arco de Pau Brasil.) São recomendadas madeiras mais densas, com idade de 8 a 10 anos para evitar empenamentos e rachaduras no instrumentos. A secagem dessa madeira deve ser feita ao ar livre e a umidade deve estar entre 8 e 6% tornando-a menos suscetível a movimentos dimensionais sucessivamente mais estável.
1.DENSIDADE DA MADEIRA Dependendo da densidade da madeira, o instrumento pode ter maior fragilidade na tampa. Isso pode fazer com que o "som abra" depois de um tempo. As madeiras mais comuns para tampo são: Abeto Alemão Densidade média 0,45 g/cm³ Abeto Siltika - Densidade média 0,40g/cm³ Marupá - Densidade média 0,40g/cm³ Abeto Engelmann - Densidade média 0,38g/cm³ Cedro Vermelho - Densidade média 0,35g/cm³ Tampo do violino em abeto alemão 29/03/2017 14
1.1 DENSIDADE DA MADEIRA Para as madeiras que tratam necessariamente da caixa, fundo, laterais e braço do instrumento, é preciso uma densidade um tanto maior do que as reparadas no tampo. As madeiras mais densas possuem mais resistência e mais sustentação porém menos projeção, que deverá se compensada com um corpo largo para o som ser intenso. Dentre essas, encontramos a linha rosewood (Jacarandá da Bahia, Jacarandá Indiano), o Pau Ferro e o Pau Marfim. As madeiras com menores densidades e maior projeção são o Acero, muito comum na fabricação de fundos de violinos; a Imbuia; e o tão conhecido Mogno. 29/03/2017 15
2. INSTRUMENTOS DE CORDA 29/03/2017 16
2.1 INSTRUMENTOS DE PERCUSSÃO 29/03/2017 17
2.2 INSTRUMENTOS DE SOPRO 29/03/2017 18
ACÚSTICA DE AMBIENTES Ambiente considerado ideal é aquele que apresenta certos níveis de conforto; Principais pontos: Isolamento contra ruídos; Controle do som interior do ambiente. > Massa > Isolamento Acústico LOSCHI NETO et al. (2008)
RUÍDO Definição Qualquer som indesejável Acima de 70 db estresse, hipertensão arterial 29/03/2017 20
RUÍDO
ISOLAÇÃO E ACÚSTICA DE ANFITEATROS O isolamento acústico consiste em conter a propagação do som pelo ar e através de materiais sólidos. A propagação sonora no ar depende da relação entre o som rebatido e o absorvido dependendo também do tipo de material solido. A madeira tem um grau de absorção considerável em relação a outros materiais por absorver principalmente as frequências mais baixas causando um efeito agradável para os ouvidos, fator importantíssimo quando se trata do revestimento de anfiteatros
ISOLAMENTO ACÚSTICO O isolamento acústico pode ser estruturado para as seguintes situações: Agências bancárias; Auditórios; Bibliotecas; Estúdios de gravação; Ginásio de esportes; Hometheaters; Igrejas; Salas de aula; Salas de cinema; Salas de concertos; Salas de conferências; Salas de reuniões; Teatros
MADEIRA COMO MATERIAL ISOLANTE ACÚSTICO A madeira é menos eficiente em bloquear a transmissão do som; Com a combinação de materiais, pode-se obter uma barreira acústica eficiente; Barreira acústica: peso do material, Madeira é mais leve que outros materiais estruturais; ¹ Boa absorção do som: Leve; Poroso. Uso da madeira para salas de concerto e auditórios; ² ¹CARTAGENA et al.(1984) citado por MELLO (2007) ²MELLO(2007)
ISOLAMENTO ACÚSTICO Os materiais geralmente usados para blindagem acústica são la de vidro, cortiça, isopor (poliestireno expandido), poliuretano, espumas em geral, etc. Tabela 2 Coeficiente de absorção acústica de diferentes materiais Fonte: (Moreschi 2012)
PROPAGAÇÃO SONORA NO AR A a c ú s t i c a de um a m b i e n t e d e p e n d e da r e l a ç ã o e n t r e o s o m a b s o r v i d o e / o u r e f l e t i d o p e l o s m a t é r i a s do m e i o e o f o r m a t o d e s s e s, o q u e i n f l u ê n c i a no â n g u l o de r e f l e x ã o do s o m e na f r e q u ê n c i a. A m a d e i r a p o s s u i c o m o c a r a c t e r í s t i c a u m a m a i o r a b s o r ç ã o de s o n s com f r e q u ê n c i a s m a i s a l t a s do q u e b a i x a s, p o r i s s o s ã o u t i l i z a d a s no r e v e s t i m e n t o de a m b i e n t e s c o m o s a l a s de a u l a, a u d i t ó r i o s, t e a t r o s e o u t r o s, p o i s, d e i x a m o s o m m a i s p o l i d o p a r a o s i s t e m a a u d i t i v o. As ondas sonoras no ar são ondas mecânicas longitudinais, pois resultam de compressões e rarefações.
PROPAGAÇÃO DO SOM DE UM AMBIENTE PARA OUTRO PELAS PAREDES: As ondas sonoras propagadas pelo ar, incidentes sobre uma parede, são colididas entre si o que causa uma vibração nesse material, consequentemente ocorrendo a propagação dessas ondas para o lado oposto da parede. Sendo assim, para fazer um bom isolamento de ondas sonoras que se propagam pelo ar, de um ambiente para outro, se faz necessário aumentar a massa dos materiais que compõem esse ambiente, pois, assim as oscilações desses seriam reduzidas. Madeira é um material poroso, por isso absorve ondas sonoras, mas paredes simples constituídas desse material são ineficientes no isolamento acústico. Por outro lado, compensados que possuem várias camadas de madeira, ar entre estas camadas, reduzem a transmissão das ondas sonoras de um ambiente para outro, uma vez que reduzem a vibração desses materiais.
Quando se trata de barrar o som no sentido do deslocamento entre sólidos quanto maior a densidade do material usado na construção da parede melhor, pois o mesmo ira reverberar menos assim transmitirá menos ondas para o ambiente seguinte. No caso de paredes de madeira são usadas paredes múltiplas feitas de placas de compensado que possuem um espaço preenchido por um material poroso isolante, podendo ser lã de vidro ou lã de madeira 10/7/2017 28
PROPRIEDADES ACÚSTICAS Isolamento do som Propagação do som pelo ar
SALA DE CONCERTOS DO SIBELLIUS HALL Figura 1 e 2: Revestimento de balcões, paredes, pisos e teto em madeira, em Lahti, Finlândia.
COMPARAÇÃO DOS MATERIAIS EM RELAÇÃO A ABSORÇÃO E MASSA Figura 3: Compensado de 5 mm Coeficiente de absorção de ruídos = 18 db Massa do material = 2,3 kg/m² Figura 4: Vidro de 7 a 8 mm Coeficiente de absorção de rúidos = 30 db Massa do material = 27 kg/m² MORESCHI (2014)
EFEITOS DE DIFERENTES MADEIRAS NO ISOLAMENTO ACÚSTICO Laboratório de Usinagem da Madeira (UFLA) Amostras retiradas do Teste PRODEPEF (Eucalipto) Madeireira de Lavras/MG (Pinus e Cumaru) Tábuas 74 x 15 x 1,7 cm Umidade em 15% Eucalipto Cumaru Pinus LOSCHI NETO et al. (2008)
Efeitos de diferentes madeiras no isolamento acústico Eucalipto Cumaru Pinus Redução de Ruídos (db) 25,7 18,6 15 Densidade (g/m³) 0,880 0,817 0,445 Tabela 1: valores médios de níveis de pressão sonora obtidos com o decibelímetro de Eucalipto, Cumaru e Pinus e a densidade de cada espécie. (Adaptado de LOSCHI NETO et al.(2008)
CONCLUSÃO O isolamento acústico pode ainda ser melhorado pela incorporação de materiais absorventes de som, moles e porosos;¹ A madeira é menos eficiente em bloquear a transmissão do som;¹ Combinando-se com outros materiais é possível obter uma barreira acústica eficiente;² ¹ MORESCHI (2014) ² CARTAGENA (1984)