Historico e fundamentos da acústica na Arquitetura

Atualizado: 21 de Jul de 2019


Ao ser tocado um instrumento, ao ligarmos o rádio, ou até mesmo a ouvirmos a voz de alguém o som é propagado por ondas sonoras pelo ar.


Diante disso, nasce a acústica de modo a ajudar a controlar essa propagação, afim de ajudar que as pessoas ouçam de forma audível o som que é propagado nos diferentes ambientes. Porém a acústica não somente melhora a qualidade de direcionamento do som, mas também impede que o som saia de alguns ambientes, como por exemplo em estúdios musicais e etc.


Assim, com o passar do tempo foram necessários vários estudos para se chegar a qualidade acústica que hoje em dia nos é apresentada.


Histórico da acústica na arquitetura


Como seria a acústica a pelo menos 200 anos, ou até mesmo na época da idade clássica??


A primeira coisa para se levar em consideração é que na época não havia eletricidade, microfones, mesas amplificadas e alto-falantes, porém existiam teatros, e locais que necessitavam de um ambiente que o som propagasse audivelmente. Diante disso, o único recurso utilizado era a acústica.


Acústica dos Teatros gregos

Acústica-dos-Teatros-gregos-Teatro-do-Esculápio-em-Epidauro

Normalmente os teatros era construídos em lugares fora da cidade, evitando assim, lugares com grande quantidade de emissão de ruídos.


Como os teatros eram construídos em locais perto da cidade, devido a geografia do terreno, grandes muralhas eram construídas ao redor do mesmo.

Além do mais, a platéia mantinha-se em silencio total, já que eram educados e entendiam a necessidade de tal silêncio.


Os teatros também eram construídos sempre de forma que o vento mais comum na região passasse por trás do palco, em direção à platéia. Muito mais que amenizar a temperatura (a Grécia é um país de temperaturas altas), as palavras e músicas eram “carregadas” pelo vento, do palco em direção à platéia.


Os gregos perceberam que, a cada vez que a distância entre a fonte sonora e o ouvinte dobra, o volume cai bastante (6dB), o que é a base da Lei dos Inversos dos Quadrados . Então, descobriram que a solução era diminuir a distância entre os ouvintes e a fonte sonora!


E a forma que eles encontraram para fazer isso foi fazendo o público estar situado em degraus, de forma que a distância entre o último ouvinte e a fonte sonora não fosse muito maior que a distância entre a fonte sonora e o primeiro ouvinte.


Outra grande vantagem é que, nesta disposição em degraus, cada pessoa tinha caminho livre entre o palco e seus ouvidos. Não havia barreiras, impedimentos e outros, que pudessem atrapalhar a propagação do som.


Alguns teatros contavam, atrás do palco, com paredes que desempenhavam o papel de superfícies refletoras. Elas eram dispostas de forma que os sons que seriam projetados para trás, e para cima (onde não havia público) fossem refletidos em direção à platéia.


Sem contar que os gregos além das estratégias citadas acima, estudavam os melhores horários para as apresentações, aproveitando as diferenças na temperatura entre o ar e a pedra que facilitavam a propagação do som.


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Acústica das Igrejas Medievais


A grande diferença entre os teatros gregos e as igrejas medievais eram que estas eram fechadas, enquanto, como vimos, os teatros eram abertos. Além da novidade de poder haver reuniões em dia de chuva, o formato protegia contra o frio e neve comum em vários países europeus.


Cabe destacar que as pequenas igrejas tinham, na sua maioria, boa acústica. O local onde se celebrava as liturgias (o altar, em geral com formato arredondado e pé direito mais baixo) nada mais era que um tipo de concha acústica, com paredes que dirigiam o som para o público.

Entretanto, queremos chamar a atenção para a construção das grandes catedrais erguidas a partir do século XI. Construídas com uma nave de grande comprimento, pé-direito bastante alto (considerando que na época não havia guindastes), e revestida em geral com grandes superfícies refletoras (vitrais, paredes, etc).


As catedrais eram mais famosas pela reverberação excessiva (com perda de inteligibilidade) que pela boa acústica. Seus tetos abaulados contribuíam ainda mais para que o som reverberasse. As palavras dos pregadores "ecoavam" grandemente, com algumas igrejas tendo tempo de RT60 (tempo entre um som ser gerado e se extinguir naturalmente) maior que 8 segundos!!!


Teatros modernos


Após a idade media, e chegando o Renascimento, novos teatros foram construídos.

Acustica-em-Teatro-moderno - Teatro-Popular Melico Salazar

Os projetos dos teatros voltaram a seguir as orientações de acústica deixadas pelos gregos, mas é evidente que algumas coisas tiveram que ser “adaptadas”. Os teatros gregos e romanos eram ao ar livre, já que na Grécia e Itália, países de clima mediterrâneo, temos muito calor e clima seco, com pouca chuva.


Já nos outros países, os teatros tinham que ser fechados, já que ninguém agüentaria ficar por algumas horas exposto a frio intenso ou debaixo de chuva. E como as cidades já cresciam bastante, era difícil construir teatros afastados da cidade. Ainda assim, eles não abandonaram as idéias principais dos gregos.


Se na Grécia os teatros eram construídos afastados das cidades, agora eram no meio das cidades. Ainda assim, persistia a ideia agora era fazer com que os ruídos externos ao teatro não chegassem à parte interna, onde o evento estivesse sendo realizado.


Para tanto, os corredores eram construídos sempre na parte mais externa, próximos às ruas. Para alguém ter acesso à área do público, tinha que percorrer longos corredores. Esses corredores e janelas eram revestidos com pesadas cortinas, materiais que são excelentes absorventes acústicos. Os sons externos, quando conseguiam “entrar” dentro do teatro, eram absorvidos nos corredores.


Na sala de apresentações, o ambiente fechado trouxe problemas. Alguns sons reverberavam, o que atrapalhava e muito. Descobriram então que revestir as paredes com alguns tipos de materiais ajudava a minimizar esse problema. Que diferentes materiais produziam diferentes absorções, em diferentes freqüências. Nascia ali o “tratamento acústico” de interiores.


E, como não poderia deixar de ser, o público também sabia que tinha que fazer silêncio, para não atrapalhar os outros.


Se na Grécia os teatros eram construídos afastados das cidades, agora eram no meio das cidades. Ainda assim, persistia a idéia agora era fazer com que os ruídos externos ao teatro não chegassem à parte interna, onde o evento estivesse sendo realizado.


Para tanto, os corredores eram construídos sempre na parte mais externa, próximos às ruas. Para alguém ter acesso à área do público, tinha que percorrer longos corredores. Esses corredores e janelas eram revestidos com pesadas cortinas, materiais que são excelentes absorventes acústicos. Os sons externos, quando conseguiam “entrar” dentro do teatro, eram absorvidos nos corredores.


Na sala de apresentações, o ambiente fechado trouxe problemas. Alguns sons reverberavam, o que atrapalhava e muito. Descobriram então que revestir as paredes com alguns tipos de materiais ajudava a minimizar esse problema. Que diferentes materiais produziam diferentes absorções, em diferentes freqüências. Nascia ali o “tratamento acústico” de interiores.


E, como não poderia deixar de ser, o público também sabia que tinha que fazer silêncio, para não atrapalhar os outros.


Com muita gente reunida em um lugar fechado, havia o risco do local ser insuportável no verão. Para evitar isso, os teatros eram construídos com pé bastante alto, de forma que o ar quente, mais leve, subisse, e o ar frio, mais pesado, descesse, formando uma corrente de ar por convecção.


Assim como nos teatros gregos, usava-se concha acústica. No entanto, a grande inovação do teatro moderno foi aproveitar o pé-direito alto e fazer andares e mezaninos, onde o público também poderiam se sentar. Surgindo assim, os camarotes, em geral, reservados aos mais abastados ou para a realeza.


Fundamentos da Acústica


A maioria dos sons chega ao ouvido transmitida pelo ar, que age como meio de transmissão.


Nas pequenas altitudes, os sons são bem audíveis, o que não ocorre em altitudes maiores, onde o ar é menos denso. O ar denso é melhor transmissor do som que o ar rarefeito, pois as moléculas gasosas estão mais próximas e transmitem a energia cinética da onda de umas para outras com maior facilidade.


Os sons não se transmitem no vácuo, porque exigem um meio material para sua propagação. De uma maneira geral, os sólidos transmitem o som melhor que os líquidos, e estes, melhor do que os gases.


Observe os dados abaixo que apresenta a velocidade de propagação do som a 25ºC.


Meio Velocidade (m/s)

Ar 346

Água 1498

Ferro 5200

Vidro 4540


Em homenagem ao cientista norte-americano Graham Bell (1847-1922), que estudou o som e inventou o telefone, a intensidade sonora é medida em bel (B) ou decibéis (dB).

cientista-norte-americano-Graham-Bell

Os sons muito intensos são desagradáveis ao ouvido humano. Sons com intensidades acima de 130 dB provocam uma sensação dolorosa e sons acima de 160 dB podem romper o tímpano e causar surdez.


De acordo com a freqüência, um som pode ser classificado em agudo ou grave. Essa qualidade é chamada altura do som.


A voz do homem tem freqüência que varia entre 100 Hz e 200 Hz e a da mulher, entre 200 Hz e 400 Hz. Portanto, a voz do homem costuma ser grave, ou grossa, enquanto a da mulher ser aguda, ou fina.


Propagação de Ondas


Se um distúrbio é gerado em algum ponto do meio, as partes que se movimentam atuam sobre as partes vizinhas, transmitindo parte desse movimento e fazendo com que essas partes se afastem temporariamente de sua posição de equilíbrio. Dessa maneira, o distúrbio é transmitido para novas porções do meio, gerando uma propagação do movimento.


As ondas sonoras se propagam em um meio material - sólido, líquido ou gasoso. Esse meio pode ser unidimensional, como uma corda esticada; bidimensional, como a membrana de um tambor; ou tridimensional como a atmosfera.


É importante notar que o que se propaga é o movimento e não as partículas do meio, já que estas apenas oscilam próximas às suas posições de repouso. Uma das propriedades interessantes de uma onda é que ela pode transportar energia ou informação de um lugar a outro do meio, sem que o meio seja transportado.


No gráfico abaixo, está representada um onda que se propaga da esquerda para a direita nos instantes t1, t2 e t3. No entanto, uma partícula qualquer p localizada no espaço (representado pelo eixo horizontal) permanece aproximadamente na mesma posição e não se propaga com a onda.


Formantes

Os formantes podem ser definidos como picos de energia em uma região do espectro sonoro. Desse modo, os parciais que se encontram nessa região de ressonância serão realçados.


Os formantes são um fator importante na caracterização do timbre de certos instrumentos. Enquanto o espectro de cada nota de um instrumento pode variar consideravelmente com a altura, as regiões dos formantes permanecem estáveis, seja qual for a frequência da nota. Portanto, os eles funcionam como uma espécie de assinatura de uma determinada fonte sonora.


Transientes


São picos de energia de curta duração gerados por componentes não-periódicos e de comportamento caótico. Ocorrem geralmente no ataque dos sons e contêm grande quantidade de energia em altas freqüências.


A porção do ataque de um som é chamada de estado transiente uma vez que as componentes frequênciais não são estáveis. Sua duração varia em torno de 5 a 300 milesegundos.


Os transientes são fundamentais na percepção do timbre e na formação da impressão espacial dos sons. Para a voz, os transientes são de extrema importância, já que constituem a base de sons consoantes.

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