Intensidade do som e ruído

Atraves desta actividade multi-partes, os alunos aprendem sobre as propriedades das ondas sonoras, particularmente a intensidade e a sonoridade. Eles aprendem como medir a intensidade e a sonoridade, a diferença entre som e ruído, e quando um som é considerado poluição sonora. Usando dados como leituras de intensidade e espectrosgrama, e técnicas simples como ouvir e identificar sons, os alunos pesquisam como os sons afectam as pessoas e o ambiente. A professora Lynette Cummings desenvolveu as atividades como parte do Programa Teacher to Ranger to Teacher.

Intensidade & Loudness

A intensidade de um som é a potência do som em Watts dividida pela área que o som cobre em metros quadrados. A sonoridade de um som relaciona a intensidade de um determinado som com a intensidade no limiar da audição. É medida em decibéis (dB). O limiar da audição humana tem uma intensidade de cerca de 0,0000000000001 watts por metro quadrado e corresponde a 0 decibéis. O limiar da dor para humanos é de 1 Watt por metro quadrado e corresponde a 120 dB. Um sussurro é entre 20 e 30 dB, uma conversa barulhenta é cerca de 50 dB, um aspirador é cerca de 70 dB, um cortador de relva é cerca de 90 dB e uma buzina de carro a 1 m é cerca de 110 dB. Os seres humanos são particularmente sensíveis a sons com uma frequência entre 2000 e 5000 Hertz. A escala dBA tem um filtro para que o sonómetro seja menos sensível a sons de baixa e alta frequência, tal como a audição humana. Também se adapta melhor à medição de danos auditivos e interferências na fala em humanos.

Ruído

“Ruído” é qualquer som indesejado ou sons estranhos (som sem qualquer função). O ruído afecta o ambiente natural. Por exemplo, sons extras causam “mascaramento auditivo” que reduz a capacidade de um animal de detectar comunicações e predadores. Algumas aves cantam em um tom mais alto em áreas mais ruidosas. Como as aves fêmeas de certas espécies preferem machos cantando em um tom mais baixo, já que isso denota maturidade, isso pode levar à redução das populações de aves. Outras aves podem apenas cantar mais alto em áreas mais barulhentas. As rãs chinesas até mudaram suas chamadas para a faixa ultra-sônica (acima das freqüências que os humanos podem ouvir) para que possam se localizar durante a época de acasalamento. Os morcegos coletores (aqueles que arrancam insetos das folhas) não caçarão em áreas barulhentas. O ruído também “estressa” a vida selvagem, tornando-os menos resistentes a doenças. O ruído afecta definitivamente os ambientes aquáticos. O ruído viaja muito mais rápido e mais longe debaixo de água, o que significa que uma fonte de ruído pode ter um raio de impacto muito maior do que teria em terra. Estudos também mostraram que o ruído de baixa freqüência nos oceanos, em grande parte relacionado ao aumento da navegação comercial, aumentou em até 10 dB desde os anos 60.

Os sons também podem afectar negativamente as pessoas. Tem sido demonstrado que os sons altos ou prolongados causam deficiência auditiva, hipertensão, distúrbios do sono, irritação e doença cardíaca isquêmica (doença cardíaca ligada à redução do fluxo sanguíneo para o coração). Outras complicações incluem possíveis alterações do sistema imunológico e defeitos congênitos. Foi demonstrado que o ruído da estrada constrói as artérias e eleva a pressão arterial. Pode até levar a ataques cardíacos. Níveis de ruído de 50 dB durante a noite aumentam a produção de cortisol (uma hormona do stress) que provoca a constrição das artérias e eleva a pressão arterial.

Efeitos das condições atmosféricas

A absorção atmosférica do som varia com as condições ambientais tais como humidade relativa, pressão atmosférica, temperatura, e vento. Menor umidade absorve mais som, especialmente em freqüências mais altas, devido ao “relaxamento molecular” dos gases no ar (um nível de 10% de umidade absorve o máximo). Uma mudança substancial na pressão atmosférica, equivalente a milhares de pés de ganho de elevação, tem uma pequena influência no nível de ruído para a maioria das fontes, mas afeta substancialmente os níveis recebidos desses sons.

Mais importante ainda, o vento e a temperatura podem afetar significativamente a forma como as ondas sonoras viajam. O vento pode fazer com que os sons sejam mais altos para baixo, uma vez que as moléculas através das quais as ondas sonoras se propagam estão a ser movidas para baixo, em vez de se espalharem igualmente nas três dimensões. Os gradientes verticais de temperatura podem fazer com que o som se refraia do solo (quando o ar quente perto do solo está abaixo do ar mais frio acima) ou em direcção ao solo (quando o ar frio perto do solo está preso por uma camada de ar quente acima, ou seja, uma inversão).

Objectivo(s)

Os alunos serão capazes de:

1. Compreender a relação entre a intensidade sonora e o ruído.
2. Medir leituras de nível sonoro em dB e dBA e convertê-lo para intensidade, bem como compreender como estes níveis são percebidos pelos humanos.
3. Pesquisar como o som afecta o ambiente natural assim como as pessoas.
4. Distinguir entre som e ruído.
5. Analizar dados sonoros para mostrar os efeitos que tem no ambiente e nos visitantes humanos.
6. Fazer recomendações sobre sons num determinado local usando dados de nível sonoro e pesquisar sobre os efeitos do som.
7. Prever o efeito da humidade, temperatura e vento nos sons.

Materiais

1. Níveis sonoros lidos em dB e dBA
2. NPS Natural Sounds and Night Skies website
3. Holt Physics, livro de texto de Serway and Faughn publicado em 2002 por Holt, Rinehart, e Winston.
4. Uso da internet para pesquisa.
5. Amostra de dados recolhidos no Herbert Hoover NHS em 2012

Procedimento

Parte 1:

Revisar ondas sonoras, particularmente:

• Som viaja através de um material como uma onda mecânica. A onda é uma onda longitudinal, ou de compressão.
• Som ocorre quando a energia faz com que as partículas do ar se aproximem e se distanciem mais. Quanto mais próximas as partículas se aproximam ou quanto mais afastadas, maior é a amplitude do som. A amplitude do som causa o ruído e a intensidade do som. Quanto maior for a amplitude, mais alto e mais intenso é o som. A intensidade do som é medida em Watts por metro quadrado.
• Outras propriedades de ondas sonoras incluem a frequência em Hertz (quantas ondas por segundo), e comprimento de onda (literalmente o comprimento de uma onda, da compressão à compressão).
• Humans só conseguem ouvir sons entre 20 e 20.000 Hertz. Os animais têm diferentes amplitudes e podem ouvir sons que nós não podemos.
• A luminosidade é a percepção humana da intensidade do som. É frequentemente medida em dB, que é uma escala baseada no limiar auditivo humano (que é dado uma medida de 0 dB para cima). A escala dBA imita a gama de audição humana ao filtrar as frequências altas e baixas que as pessoas não ouvem tão bem. O ruído é desagradável ou sons indesejados, e a poluição sonora é considerada como qualquer som que perturbe as actividades.

Parte 2:

Os alunos analisam os dados de nível sonoro. Use os dados fornecidos com este plano de unidade ou outros dados sonoros (incluindo onde, quando e sob as condições gravadas e sons típicos, como o canto dos pássaros). Os alunos podem levar um sonómetro a diferentes áreas da escola para recolher dados. Os alunos devem registar o tempo e as condições em que recolheram os dados. Encontre exemplos de gravações de sons e espectros no site NPS Natural Sounds and Night Skies.

Parte 3:

Utilizando livros, artigos e sites confiáveis, os alunos pesquisam como os sons afetam as pessoas e o ambiente natural. Eles podem examinar tanto os efeitos positivos quanto os negativos dos sons de diferentes ruídos, intensidade e duração. Os alunos também investigam métodos pelos quais a intensidade do som pode ser reduzida.

Parte 4:

Os alunos vão ao local onde irão examinar os efeitos do som, como por exemplo, um parque próximo. Os alunos trazem medidores de nível sonoro (de preferência capazes de medir dBA) para gravar as intensidades sonoras. Os alunos irão ouvir e gravar todos os sons ouvidos durante um período de 15 minutos. Os estudantes escutarão e gravarão apenas sons intrínsecos durante 10 minutos (aqueles sons típicos das operações diárias do parque), que podem ser naturais e culturais (como o som de um martelo de ferreiro no Herbert Hoover National Historic Site). Os alunos ouvem e gravam sons extrínsecos (não típicos do local), como o tráfego nas proximidades, durante 10 minutos. Gravar observações sobre as condições meteorológicas e características do local enquanto gravam os dados. Discutir quais sons contribuem para o propósito do parque e quais são perturbadores ou não consistentes com o prazer dos visitantes do parque. Os alunos também podem querer determinar que animais são nativos do parque e determinar como os vários sons podem afetá-los.

Parte 5:

Utilizar os dados e pesquisas dos alunos para avaliar como os níveis e intensidades sonoras podem estar impactando o lugar que visitaram. Compare os dados com aqueles já coletados por outros. Considere como os níveis de som podem afectar os residentes naturais do parque ou os visitantes humanos. Pesquisar mais sobre os impactos sobre as espécies nativas. Discuta os impactos oralmente e escreva um esboço ou papel sobre os prováveis efeitos dos diferentes sons sobre os residentes e visitantes, humanos ou animais. A experiência do parque poderia ser melhorada através da eliminação ou redução de certos sons? Se sim, que sons e como?

Conexões do parque

Os sons que são naturais a um parque são considerados recursos naturais. Birdsong, o borbulhar de Hoover Creek, e os sons de um ferreiro no trabalho são sons típicos do Herbert Hoover National Historic Site. Estes sons, tanto naturais como culturais, foram sons que Herbert Hoover ouviu quando menino no West Branch, Iowa. Protegê-los e preservá-los é parte da missão do Serviço Nacional de Parques. Os visitantes do parque podem ouvir estes sons, bem como o barulho de invasão do século 21, como o tráfego na Interestadual 80.

Os alunos que estudam as propriedades das ondas sonoras, tais como intensidade e sonoridade, também devem ver os efeitos que os sons têm no nosso ambiente e até como podemos reduzir quaisquer efeitos indesejados. Herbert Hoover National Historic Site e outros parques nacionais apresentam a oportunidade perfeita para levar o conhecimento dos alunos em sala de aula sobre propriedades sonoras um passo à frente. Os alunos podem medir as propriedades do som e depois ver como eles afetam o meio ambiente e as pessoas. Os alunos podem até assumir um papel activo na preservação e protecção dos Parques Nacionais, recomendando formas de reduzir o ruído extrínseco. As suas recomendações devem mostrar uma compreensão das propriedades sonoras, bem como do carácter do parque.

Materiais

Tabela de dados de nível sonoro obtidos no Herbert Hoover NHS no Verão de 2012. No formato CSV, que pode ser aberto por um programa de planilhas.

Download de dados de nível de som em Herbert Hoover, 2012