Metamateriais Acústicos: Controle e Otimização da Absorção e Atenuação Sonora

Abstract

Para avançar na área de materiais e dispositivos acústicos redutores de ruído, é imprescindível realizar medições acústicas experimentais em bancadas de testes. Esses ensaios têm uma dupla finalidade: são fundamentais para aplicações de engenharia e controle de ruído, bem como para o desenvolvimento de modelos teórico-práticos que caracterizam as propriedades desses materiais e sistemas de absorção e atenuação sonora. Um parâmetro de importante nessas caracterizações é a impedância acústica, que reflete a pressão sonora gerada pela vibração de moléculas em um meio acústico específico e em uma determinada frequência, podendo ser inerente ao meio ou ao material da superfície. O Tubo de Impedância Acústica (TIA) é um dispositivo utilizado nesse contexto. Ele consiste em uma guia de onda (duto) equipada com uma fonte sonora posicionada em uma das extremidades, juntamente com transdutores acústicos (microfones) dispostos transversalmente ao longo da superfície externa do tubo. A amostra de material acústico a ser avaliada é colocada perpendicularmente à incidência das ondas sonoras, na extremidade oposta à fonte sonora. Os parâmetros acústicos (impedância acústica e coeficientes de reflexão e absorção sonora) são determinados a partir de expressões analíticas que consideram o campo de pressão acústica medido pelos sensores (microfones). Essas medições resultam da interferência entre as ondas geradas pela fonte sonora (ondas sonoras incidentes) e as ondas refletidas pelo material acústico sob análise. O objetivo principal é projetar, desenvolver e validar a bancada de testes do Tubo de Impedância Acústica, permitindo dimensionar os coeficientes de reflexão, absorção e transmissão acústica na faixa de baixas frequências de 80 a 1.000 Hz. Essa avaliação abrange materiais e metamateriais acústicos utilizados em diversas aplicações, como cabines aeronáuticas, veículos rodoviários, máquinas e equipamentos, ambientes industriais e salas em geral. O propósito final é aprimorar a eficiência desses materiais na redução de ruído e no aprimoramento do conforto acústico em tais contextos