Diagramas da formação de grandezas (campo esférico reativo)
No número de setembro da Revista Saber Eletrônica, publicamos diagramas de choque molecular e curvas das várias grandezas (clássicas e novas) formadas no campo acústico de ondas planas, prometendo publicar, em próximos números, diagramas e curvas similares, porém correspondentes ao campo acústico, mais complicado, que aparece na propagação esférica reativa, o que fazemos agora neste artigo.
(*) Na época, o autor publicou uma série de artigos e um livro “Som, esse desconhecido” com algumas teorias próprias interessantes. Publicamos os artigos como referência histórica. Não tivemos mais notícias do autor e não sabemos realmente, quais de suas teorias se tornaram válidas. O artigo é da revista Saber Eletrônica de outubro de 1984.
UNIDADES E ABREVIATURAS
As unidades e abreviaturas usadas no presente artigo e, em geral, em todo o nosso trabalho são as seguintes:
OUTRAS ABREVIATURAS
Fz = soma vetorial das forças de canal FI, F II.
Fx = componente reativa de Fz (em quadratura com VI I I).
FR = componente resistiva de Fz (em fase com VIII).
WM = potência molecular (um canal).
Wat = potência atmosférica.
Wac = potência acústica.
W mix = potência atmosférica + potência acústica.
Wac bruta = potência acústica circulando, apenas em campo esférico próximo.
Wac x = potência acústica reativa (devolvida totalmente à fonte).
Wac R = potência acústica resistiva (radiada como potência acústica útil).
ORIGEM INTIMA DA IMPEDÂNCIA REATIVA CLÁSSICA
Segundo indicamos brevemente no número 140 da Revista Saber Eletrônica (pg. 35-36), no campo acústico esférico, com a ajuda dos novos conceitos, conseguimos isolar e desenvolver o seguinte fenômeno: a impedância reativa, variável, que o ar apresenta à fonte, em campo próximo, apenas é a resultante, aparente, da presença simultânea, no campo acústico, de duas impedâncias, ambas resistivas e invariáveis: Zcc, impedância característica Canal 1 e Zcc, idem, canal Il.
Na figura 1 damos uma imagem gráfica deste processo com os dois fenômenos-causa (Zccl, ZccII), e o fenômeno-efeito (visto desde a fonte): impedância clássica Zs, reativa variável com a frequência e com a área da fonte.
DIAGRAMA DE TRÊS SOMAS VETORIAIS SIMULTÂNEAS DE FORÇAS E VELOCIDADES
Este diagrama vetorial (fig.2) que representa grandezas presentes no estrato-fonte (de 314 cm2) também confirma o nosso conceito de "impedância característica de canal".
Assim, nele pode-se ver, claramente, que Fl e VI estão em fase (por pertencer ao mesmo vetor), logo, seu quociente FINI (impedância de canal I) só poderá ser resistivo (força proporcional à velocidade) — (impedância característica de canal I, Zcc I), o mesmo acontecendo com FII/VII (Zcc canal II) que estão em oposição, e por isso a sua impedância também será resistiva e constante em todos os campos.
Contrariamente, nos dois canais, vistos em conjunto do pistão aparecerão (e poderão ser medidas) uma velocidade VIII e uma força F III, defasadas de quase 90°, cuja relação FzIll/V1 II, variará com a frequência e com a área da fonte, características típicas da impedância reativa clássica da fonte em campo esférico próximo.
DIAGRAMAS DO CHOQUE MOLECULAR
Estes diagramas (figura 3 e 4) obedecem aos mesmos padrões gráficos, área de fonte e frequência de som que os de ondas planas publicados no número 143 da Revista Saber Eletrônica, porém, agora supõem-se a fonte radiando em campo esférico.
Um dos fenômenos mais notáveis que aparece nestes diagramas é a presença das potências acústicas devolvidas (sobrantes) de canal II (Rev. 140 — pg. 36) que, pela limitação das potências atmosféricas em campo próximo, as potências acústicas estão em excesso em dito campo e, por isso, são expulsas como sobrantes, propagando-se agora, em sentido retrógrado, para a fonte. Nos diagramas pode-se observar que as potências acústicas de Canal I (onda principal) e as de Canal I I (chuva de sobrantes) são quase que da mesma amplitude, embora de sinal oposto, e que as potências atmosféricas e as velocidades de avanço de ambos os canais, pelo contrário, são de mesmo sinal (positivas em avanço do pistão e negativas no retrocesso) respeitando, em todos os casos, a invariabilidade da relação F/V, de cada canal.
Todo este conjunto de grandezas de canal (contributivas), de características tão diversas e aparentemente contraditórias, dá como resultado macroscópico no pistão ou fonte (além da aparição de fenômenos reativos) a desproporcionada pequena potência acústica útil radiada, que neste caso particular, chega a ser umas trinta vezes menores que a potência acústica bruta, presente no mesmo instante e no mesmo estrato, como pode-se ver nas curvas de grandezas da figura 5.
Nestes diagramas de choque molecular, fica confirmada a existência da impedância característica de canal Zcc, também para campo reativo, mostrando que neste campo também é válida esta dita impedância de canal, e seu valor fixo e constante de 0,002956 Kg/cm² : m/s; (23,37/25,18: (F) (V) 314 = Zcc I) (Canal I) e (23,03/24,84 : 314 (a) (Z) (F) (V) (a) = Zcc I I) (Canal II). (Z)
CONJUNTO DE CURVAS DE GRANDEZAS EM CAMPO ESFÉRICO REATIVO
Da mesma forma que no artigo anterior, damos na figura 5 um conjunto de 15 curvas das grandezas clássicas e novas presentes no estrato fonte do campo esférico reativo.
Neste conjunto, além de aparecerem as forças, velocidades e potências moleculares, aparecem também a "chuva de sobrantes" de Canal II nas curvas VII e FII e a, também nova, grandeza "potência acústica bruta" nas curvas Wac I e Wac II, com a sua notável característica de Wac bruta I ser sempre positiva e Wac II sempre negativa, as quais, integrando-se sobre o pistão, darão finalmente, Will x (potência reativa) e WacIII R (potência resistiva útil). A força acústica aplicada no pistão (defasada quase 90 graus de VIII) está representada, também, pela curva FIII. Pode-se observar as diferenças de amplitude entre os diferentes valores máximos das potências acústicas presentes simultaneamente: potência acústica bruta de Canal (Wac I) = 600; potência acústica reativa = 100; potência acústica útil = 25 (valores aproximados).
Todas as curvas desta figura 5 foram calculadas segundo o método de igualdades simultâneas, utilizado também no diagrama de três somas vetoriais, simultâneas, da figura 2 deste artigo.
