Acústica arquitetônica
Grande parte dos problemas relacionados à voz do Professor, dizem respeito aos detalhes acústicos da sala de aulas. O tempo de reverberação é influenciado pelo volume da sala (tamanho e altura do teto), suas proporções (paredes paralelas) e a capacidade dos materiais usados nas paredes, piso e teto, absorverem a energia sonora. A relação Fonte- Ruído diz respeito à capacidade do timbre e potência da voz do Professor serem capazes de ultrapassar o ruído existente na sala de aula. E finalmente, a Distância Professor-Aluno que, quanto maior, mais difícil fica para o aluno entender o que o Professor está falando.
O Tempo de Reverberação, definido como o tempo necessário para o abaixamento da intensidade sonora de 60 decibéis (dB), já é conhecido para vários ambientes escolares. O "reflexo" das ondas sonoras (representadas na figura abaixo como setas) nas paredes, piso e teto, aumentam o nível de ruído na sala a tal ponto, que podem tornar impraticável a lecionação nesse ambiente.
À distância (Professor-Aluno) de 1 m, a energia ou intensidade da voz mede cerca de 60 dB. Entretanto, cada vez que essa distância é dobrada, o som diminui 6 dB. Assim, para um aluno sentado a 2 m do Professor, a intensidade do som é de 54 dB mas, a 4 m, é de apenas 48 dB (vide figura abaixo, mas seguindo as linhas horizontais que partem da escala vertical e não a linha vermelha).
A linha pontilhada horizontal representa o ruído de fundo (background noise) e a linha vermelha, o nível sonoro da voz do Professor. Para que os alunos ouçam com clareza a voz do Professor, o som percebido por cada aluno, deve estar acima da linha pontilhada; os valores da intensidade sonora, neste caso, são precedidos pelo sinal positivo (+15dB, significa que a intensidade da voz do Professor está 15 decibéis acima da linha que representa o Ruído de fundo). Observe que, no caso do penúltimo e o último aluno, os mais distantes do Professor, a linha vermelha está abaixo da pontilhada e o sinal em decibéis é negativo (-3dB), indicando que eles não estão ouvindo bem o que o Professor esté dizendo; o que seria possível se a linha vermelha estivesse acima da preta-pontilhada.
Todos sabemos que o som vai se estinguindo com a distância da fonte (que o emite) mas, não custa relembrar que essa redução é relativamente drástica. Veja o desenho abaixo.
As causas desses problemas podem advir da arquitetura da sala e/ou dos ruídos externos. No primeiro caso, estão as salas com paredes finas e paralelas, materiais reflexivos (não absorventes do som) e equipamentos ruidosos (ar refrigerado ou ventilador). Em seguida, surgem os ruídos externos: a proximidade de aeroportos, estradas movimentadas, estacionamentos de veículos, parques infantis, campos de jogos, equipamentos mecânicos, áreas de coleta de lixo, cortadores de grama e máquinas barulhentas de indústrias ou construções próximas.
Algumas Soluções Arquitetônicas
Para os fonoaudiólogos é importante:
1 - a caracterização do tipo de ruído predominante;
2 - a característica da voz do Professor;
3 - a distância do Professor ao aluno;
4 - a distribuição das cadeiras na sala; e
5 - as características da sala (dimensões, piso, paredes, ventilação, etc.)
A figura ao lado mostra uma solução arquitetônica para o caso do tempo de reverberação elevado, comum nas salas grandes ou com altura (pé-direito) elevada: o rebaixamento do teto. Além de diminuir o volume da sala e aumentar o nível de iluminação pelo abaixamento das luminárias, podem ser usadas placas absorventes de som, que diminuem ainda mais o tempo de reverberação.
Outra solução inteligente, principalmente nas salas grandes (como no caso do auditório mostrado na foto ao lado), é o uso de painéis suspensos, em sequência, pendurados no teto com 4 cabos metálicos (cada um) e com inclinação projetada para direcionar o som para certas áreas do auditório. O efeito acústico será aumentado, se esses painés forem feitos com material adequado para os fins a que se propõem. Uma curiosidade, no caso da colocação de painés acústicos nas paredes laterais, é que deve-se dar preferência, por exemplo, a 4 painéis de 1 metro quadrado cada (1m2) do que um único de 4 m2; a explicação é que as laterais ou bordas também contribuem para a atenuação do som.
Cálculo do Tempo de Reverberação Adequado
Você também poderá entender melhor sobre o real significado do Tempo de Reverberação em sala de aula, assistindo ao vídeo (Reverberation Demonstration) contido na página da firma Soluções Acústicas, dos Estados Unidos.
Interessa-nos no momento o Tempo de Reverberação adequado para as salas de aula, que situa-se entre os limites de 0,4 e 0,6 segundos.
O Tempo de Reverberação real pode ser calculado pela fórmula de SABINE, que leva em conta as dimensões da sala e o material de sua construção.
onde:
TR = Tempo de Reverberação (s)
V = volume da sala (m3)
S = área do piso, paredes e teto (m2); e
alfa = coef. abosorção dos materiais (tabela abaixo)
Como vemos, o Coeficiente de Absorção varia de zero a um (alfa=1 significa que o som é totalmente absorvido), de material para material, e ainda com a frequência (em Hertz) de emissão do som. Nos cálculos simplificados ou expeditos, toma-se a frequência de 500 Hz (alguns autores usam a de 1.000 Hz). Tabelas mais amplas (com maior número de materiais), escritas em português e com materiais acústicos fabricados aqui, podem ser encontradas na Internet e em outras publicações, como a Revista do Clube de Engenharia (N. 401, jul./ago. 1975), dedicada ao I Simpósio Brasileiro de Acústica.
EXEMPLO: seja uma sala de aula com comprimento (C) de 7 m, largura (L) de 6 m e altura (H) de 2,5 m. Tomemos a faixa de 500 Hz.
As paredes são de azulejo (Tile floor em inglês, com alfa=0,03) e o piso e paredes de cimento (Concrete block em inglês, com alfa=0,06).
Área do piso = C.L = 7 x 6 = 42 m2
Área do teto = idem = 42 m2
Área das paredes = (2.C+2.L).H = (2 x 7 + 2 x 6) x 2,5 = 26 x 2,5 = 65 m2
Volume da sala = C.L.H = 7 x 6 x 2,5 = 105 m3
Soma (S.alfa) = 42 x 0,06 = 2,52 (piso) + 42 x 0,06 = 2,52 (teto) + 65 x 0,03 = 1,95 (paredes) = 6,99
TR = (0,16.V)/[Soma(S.alfa)]
TR = (0,16 x 105)/6,99 = 2,4 s
Compare o valor encontrado (TR = 2,4 s) com o indicado no gráfico (TR = 0,4 a 0,6). Teremos de utilizar materiais que absorvam o som. Forrando o piso com um tapete fino (Thin carpet em inglês, com alfa = 0,25) e a metade das paredes com placas de fibra de vidro (Glass fiber tile em inglês, com alfa = 0,75) e refazendo os cálculos, chegaremos a TR = 0,4 s e o problema acústico estará resolvido.
A transferência das fórmulas acima para uma planulha Excel, facilita os cálculos. Uma calculadora on line do Tempo de Reverberação pode ser encontrada nesta página, onde basta entrar com as dimensões da sala e os valores (tabelados) dos coeficientes de absorção médios das paredes (walls), piso (floor) e teto (ceiling), para obter a TR.
