FFI0210 Acústica Física

História da Acústica 2

Prof. Dr. José Pedro Donoso

Universidade de São Paulo

Instituto de Física de São Carlos - IFSC

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).

China:

270 A.C. padrão de altura (pitch) para música.

Grecia e Roma

Pitagoras

Chrysippus

Marco Vitruvius

Severino Boethius (480 – 524)

Século XVII

Marin Mersenne (1588 – 1648)

Pierre Gassendi (1582 – 1655)

Robert Boyle (1626 – 1691)

Robert Hooke (1635 – 1703)

Joseph Sauveur (1653 – 1713)

Franciscus Mario Grimaldi (1613 – 1663)

Datas e personagens na história da Acústica

Século XVIIIErnst Chladni (1756 – 1827)Isaac Newton (1642 – 1726)Giovanni lodovico Bianoni (1717 – 1781) Charles Marie de la Condamine (1701 – 1773)Richard Helsham (1680 – 1758)John W. Strutt (Lord Rayleigh) (1845 – 1919)Arthur Gordon Webster (1863 – 1923)Thomas Young (1773 – 1829) e Auguste Jean Fresnel (1788 – 1817)

Métodos de analisisIsaac Newton (1642 – 1726) e Gottfried W. Leibniz (1646 – 1716)Joseph Louis Lagrange (1736 – 1813)James Bernoulli (1654 – 1705) e Johann Bernoulli (1667 – 1748)G.F.A. L’ Hôpital (1661 – 1704) e Gabriel Cramer (1704 – 1752)Leonhard Euler (1707 – 1783) e Jean Le Rond d’Alembert (1717 – 1783)Daniel Bernoulli (1700 – 1783) e Joseph Louis Lagrange (1736 – 1813)Pierre Simon Laplace (1749 – 1827) e Adrian Marie Legendre (1736 – 1833)Jean B. Joseph Fourier (1768 – 1830) e Simeon D. Poisson (1781 – 1840)

Século XIXSimon Ohm (1789 – 1854)Hermann F.L. von Helmoltz (1821 – 1894)Wallace Clement Sabine (1868 – 1919)

Século XXPaul Earl Sabine (1879 – 1958)Hale Johnson Sabine (1909 – 1981)Constantin Chilowsky (1880 – 1958)Paul Langevin (1872 – 1946)Vern O. Knudsen (1893 – 1974)Cyril M. Harris (1917 - )Harvey Fletcher (1884 – 1990)Richard Henry Bolt (1911 – 2002)Leo Beranek (1914 - )Carleen Hutchins (1911 - )

D.R. Raichel, The Science and applications of acoustics (2nd ed. Springer, 2006)

Joseph Fourier (1768 – 1830)

Coleção Aventura na Ciência, Eletrônica (Editora Globo, 1994)

Matemático francés, publica em 1862 seu método para analisar ondas.

Onda: amplitude do sinal vs tempo

Espectro sonoro: amplitude vs frequência

ωωωω0

Ernst Heinrich Weber (1795-1878) foi um dos pioneiros a estudar a resposta humana a estímulos físicos. Experimentando com pesos, ele decubriu que a resposta do indivíduoera proporcional ao aumento relativo da carga. Matematicamente, a relação entre o estímulo (E) e a sensação humana (S) é logaritmica . As descobertas de Weber forammais tarde popularizadas por Gustav T. Feschner (1801-1887), daí o nome Lei de Feschner – Weber:

Em 1920, a unidade de transmissão em telefonia, desenvolvida pelos engenheiros daBell Telephone passou a ser medida em “bel” (símbolo, dB), em homenagem a Alexander Graham Bell (1847-1922). Harvey Fletchner (1884-1981) 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:

0

logE

ES ∝

( )0

log10W

WdBS =

S.R. Bistafa, Acústica Aplicada ao Controle do Ruído (Editora Blücher, 2006 e 2011)

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)

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

A. Perroux, L`Opera, mode d`´ Emploi (L´Avant Scene Opera, Paris, 2000)

Palais Garnier, Opera de Paris (1875)

Metropolitan Opera, NY (ópera Aida,1961)

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)

Duas salas de concerto inaguradas no século XX mostraram aos especialistas que, emacústica, 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 1970.

R.T. Beyer. Sounds of Our Times (Springer & AIP, 1999)

Philharmonic Hall (New York, 1962) com projeto acústico de Leo Beranek. A controvérsia sobre a qualidade do somdurou 30 anos e foi resolvida com umareforma conduzida pelo Prof Cyril M. Harris. A sala foi reaberta em 1976 com o nome de Avery Fisher Hall .

Wallace Clement Sabine (1868-1919)

Paul Earls Sabine (1879-1958), primo

Hale Johnson Sabine (1909-1981), 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)

W.C. Sabine

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)

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

A. Perroux, L`Opera, mode d`´ Emploi (L´Avant Scene Opera, Paris, 2000)

Gravação de Som

A. Perroux, L`Opera, mode d`´ Emploi(L´Avant Scene Opera, Paris, 2000)

Gravando ópera

Maestro Herbert von Karajan e

Walter Legge (produtor, EMI)

Gravando O Crepusculo dos deuses (Wagner)Birgit Nilson (soprano), George Solti (regente)

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

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)

ArtigosM.E. Delany, Sound propagation in the atmosphere. Acustica 38 201 (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 1973G. Assayag, JP. Cholleton, Musique, nombres et ordinateurs. La Recherche 26, 804 (1995)