Calculadora de ressonador de Helmholtz

Um ressonador de Helmholtz é um volume de ar fechado ligado ao ar externo por uma abertura estreita ou pescoço. O ar no pescoço se comporta aproximadamente como uma massa oscilante, enquanto o ar compressível na cavidade age como uma mola. Juntos, formam um oscilador acústico com frequência de ressonância característica. Garrafas assobiam nessa frequência quando se sopra sobre a boca, e o mesmo princípio é usado em dutos bass-reflex, silenciadores de admissão, instrumentos musicais, absorvedores sintonizados e tratamentos acústicos arquitetônicos. A equação ideal multiplica a velocidade do som pelo inverso de dois pi e pela raiz quadrada da área do pescoço dividida pelo produto do volume da cavidade e do comprimento efetivo do pescoço. Para uma abertura circular, a área é pi vezes o raio ao quadrado. Aumentar a área do pescoço eleva a ressonância porque mais ar pode se mover pela abertura. Aumentar o volume ou o comprimento do pescoço reduz a ressonância porque a compliância do sistema ou a massa de ar em movimento aumenta. Acusticamente, o pescoço age como se fosse mais longo que o tubo medido, pois o ar próximo ao lado externo de cada abertura também se move. Esta calculadora aplica uma correção comum, somando 1.7 raios do pescoço ao comprimento medido. A aproximação é adequada a um pescoço simples sem flange, com duas extremidades participantes, mas a correção exata depende da geometria do flange, da espessura da parede, das superfícies próximas e de uma extremidade abrir ou não em uma cavidade grande. Projetos detalhados de caixas acústicas ou silenciadores podem exigir correções específicas. A velocidade do som varia com a temperatura. O cálculo a estima como 331.3 metros por segundo vezes a raiz quadrada de um mais a temperatura Celsius dividida por 273.15. Umidade e composição do gás também influenciam, mas não são incluídas. O comprimento de onda é a velocidade do som dividida pela frequência de ressonância e ajuda a avaliar a escala do projeto. O modelo de parâmetros concentrados funciona melhor quando a cavidade e o pescoço são pequenos em relação ao comprimento de onda, permitindo considerar a pressão interna quase uniforme. Ressonadores reais também têm amortecimento. Perdas viscosas no pescoço, condução térmica, radiação, materiais porosos, vazamentos e vibração estrutural alargam a ressonância e reduzem o pico de resposta. A equação ideal prevê a frequência central, não a largura de banda nem a intensidade de absorção. Use o resultado para escolher a geometria inicial e depois considere espessuras e tolerâncias de fabricação. Valide projetos críticos com medição de impedância, testes de pressão sonora ou simulação acústica adequada, sobretudo em cavidades irregulares, dutos muito alargados ou conjuntos de ressonadores que interagem.