Potência acústica – Wikipédia, a enciclopédia livre

Potência acústica ou potência sonora é a taxa temporal com que a energia sonora é emitida, refletida, transmitida ou recebida em dado domínio.^[1] A unidade SI de potência acústica (ou sonora) é o watt (W). é a potência da força sonora sobre uma superfície de um meio de propagação da onda de som. Para a fonte de som, ao contrário da pressão sonora, potência sonora não é  ambiente[recinto]-dependente nem distância-dependente. Pressão sonora é uma propriedade de campo, bem definida num ponto do espaço, enquanto a potência sonora é uma propriedade da fonte sonora, igual ao total de energia emitida pela fonte em todas as direções. A potência sonora transferida através de uma área às vezes é chamado de fluxo acústico ou fluxo de som através dessa área.
Embora guardem certas ideias comuns, não se deve confundir potência acústica com potência de áudio (potência de audiofrequência). Muitas vezes dá-se de haver um fenômeno acústico.

Nível de potência sonora L_WA[editar | editar código-fonte]

Leis, normas técnicas e especxcificações^[2] controlam o máximo nível de potência sonora L_WA que um dispositivo (ex.: aspirador de pó) pode produzir. A "Ponderação A", conforme norma internacional IEC 61672: 2003 e vários padrões nacionais relativos à medição do nível de pressão sonora, é usada para o cálculo de como o os critérios normativos preocupam-se com as intensidades sonoras como são percebidas pelo ouvido humano. Medições^[3] são tomadas em vários pontos definidos em torno do dispositivo.

O ambiente de teste pode ser em ambiente interno ou externo (ao ar livre). O ambiente ideal é no chão em um grande espaço aberto ou semi-anecoico (livre de ecos, sobre um plano refletor ). Para levar em conta reflexões indesejadas a partir de objetos próximos, paredes e o teto, e por qualquer resíduo de ruídos de fundo, as correções de medição são aplicadas.

Tabela de fontes selecionadas de som[editar | editar código-fonte]

Aqui está uma tabela com alguns exemplos.^[4]

Situação e fonte de som	Potência sonora (W)	Nível de potência sonora (dB ref 10−12 W)
Foguete Saturno V	100.000.000	200
Projeto Artemis Sonar	1.000.000	180
Motor turbo	100.000	170
Aeronave turbofan (decolagem)	1,000	150
Aeronave turbohelice (decolagem)	100	140
Metralhadora de pente grande	10	130
Orquestra sinfônica Trovão forte Explosão sônica	1	120
Concerto de Rock Serra de cadeia A aceleração de motocicleta	0,1	110
Cortador de grama Carro em rodovia de velocidade Metrô de rodas de aço	0,01	100
Grandes veículos a diesel	0,001	90
Relógio despertador alto	0,0001	80
Aspirador de pó pouco sonoro	10−5	70
Secador de cabelo	10−6	60
Rádio ou TV	10−7	50
Geladeira Voz baixa	10−8	40
Conversa calma	10−9	30
Sussurro de uma pessoa Tique-taque do relógio de pulso	10−10	20
Respiração de uma pessoa	10−11	10
Valor de referência	10−12	0

Definição matemática[editar | editar código-fonte]

Potência de som, denotada P, é definida por^[5]

${\displaystyle }$

onde

• f é o força sonora em vetor unitário u;
• v é a velocidade da partícula de projeção de v ao longo de u;
• A é a área;
• p é a pressão sonora.

Em um meio, a potência do som é dada por

${\displaystyle }$

onde

• A é a área da superfície;
• ρ é a densidade mássica;
• c é a velocidade do som;
• θ é o ângulo entre a direção de propagação do som e a normal à superfície.

Por exemplo, um som de nível SPL = 85 dB, para p = 0,356 Pa no ar (ρ = 1,2 kg·m⁻³ e c = 343 m·s⁻¹) através de uma superfície de área A = 1 m² normal à direção de propagação (θ = 0 °), tem um fluxo de energia sonora P = 0,3 mW.

Este é o parâmetro importante, quando da conversão de ruído de retorno em energia utilizável, juntamente com quaisquer perdas no dispositivo de captura.

Relações com outras quantidades[editar | editar código-fonte]

Potência do som está relacionada com a intensidade do som:

${\displaystyle }$

onde

• A é a área;
• I é a intensidade do som.

Potência sonora está relacionada com densidade de energia sonora:

${\displaystyle }$

onde

• c é a velocidade do som;
• w é a densidade de energia sonora.

Definição de nível de potência sonora[editar | editar código-fonte]

Nível de potência sonora (NPS, em inglês SWL) ou nível de potência acústica é usualmente avaliada e modelada matematicamente como uma função logarítmica da potência de um som em relação a um valor de referência. Nível de potência sonora, denotada L_W e medido em dB, é definido por^[6]

${\displaystyle }$

onde

• P é a potência do som;
• P₀ é a referência de potência sonora;
• 1 Np = 1 é o neper;
• 1 B = 21 ln 10 é o bel;
• 1 dB = 201 ln 10 é o decibel.

A potência sonora comumente usada como referência no ar é^[7] 

${\displaystyle }$

Notações adequadas para o nível de potência sonora com essa referência são L_{W/(1 pW)} ou L_W (re 1 pW), mas as notações sufixadas dB SWL, dB(SWL), dBSWL, ou dB_SWL são muito comuns, ainda que não aceitas pelo SI.^[8]

A potência sonora de referência (P₀) é definida como a potência de som com o intensidade sonora I₀ = 1 pW/m² através de uma superfície de área A₀ = 1 m²:

${\displaystyle }$

donde o valor de referência P₀ = 1 pW.

Expressões envolvendo nível de pressão sonora[editar | editar código-fonte]

O cálculo genérico da potência sonora de pressão sonora é como segue:

${\displaystyle }$

onde: ${\displaystyle }$ define a área de uma superfície que envolve toda a fonte. Esta superfície pode ser de qualquer forma, mas deve envolver inteiramente a fonte.

No caso de uma fonte sonora localizada em campo livre, posicionado sobre um plano refletor (i.e. a terra), no ar, à temperatura ambiente, o nível de potência sonora a uma distância r da origem do som é aproximadamente relacionado com o nível de pressão sonora (SPL) por:^[9]

${\displaystyle }$

onde

• L_p é o nível de pressão sonora;
• Um₀ = 1 m²;
• ${\displaystyle }$ define a área de superfície de um hemisfério; e
• r deve ser suficiente para que o hemisfério envolva inteiramente a fonte.

Derivação da equação:

${\displaystyle }$

Para uma onda esférica progressiva,

${\displaystyle }$

${\displaystyle }$ (a superfície da esfera)

onde z₀ é a impedância acústica característica específica.

Consequentemente,

${\displaystyle }$

e já que, por definição, I₀ = p₀²/z₀, onde p₀ = 20 μPa é a pressão sonora de referência,

${\displaystyle }$

A potência sonora estimada praticamente não depende da distância. A pressão sonora utilizada nos cálculos pode ser afetado pela distância devido aos efeitos viscosos na propagação do som, exceto quando não declarado.

Referências[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

• Potência e pressão Sonora. Causa e Efeito
• Equivalente acústico da Lei de Ohm (Cálculos)
• Relações de grandezas acústicas associado a um Plano Progressivo de Onda Acústica
• NIOSH Powertools (Banco de dados)
• Teste de Potência Sonora