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As ondas sonoras e suas propriedades físicas

Publicado por 
novaescola
Objetivo(s) 

• Reconhecer diferentes características de sons e grandezas físicas, como frequência e intensidade
• Explicar, reproduzir, avaliar e controlar a emissão de sons por instrumentos musicais e outros sistemas
• Explicar o funcionamento da audição humana para monitorar os limites de conforto, deficiências auditivas e poluição sonora

Conteúdo(s) 

• Características físicas e fontes do som
• Amplitude, frequência, comprimento de onda, velocidade de propagação
• Audição humana, poluição sonora, limites e conforto acústicos

 

Ano(s) 
Tempo estimado 
2 a 3 aulas
Material necessário 

• Cópias da reportagem "Em busca do som original", de VEJA 2388, 27 de agosto de 2014 para todos os alunos. Disponível no Acervo Digital a partir de 29/08/2014.

• Cópias da reportagem "Para ouvir melhor", de (VEJA 2357, 05 de fevereiro de 2014) para todos os alunos

• Computadores com acesso à internet

• TV com DVD Player
• Filmes que apresentem cenas no espaço sideral (sugestão: "Guerra nas Estrelas" do diretor George Lucas e "Gravidade" do diretor Alfonson Cuarón)
• 1 metro de tubo conduíte usado para passagem de fiação na construção civil
• Uma taça de cristal (pode ser de vidro comum, contanto que não seja muito grossa)
• Diversos tipos de garrafas PET (500 ml, 1,5 litro, 2 litros, 3,3 litros)
• Instrumentos musicais variados que estejam disponíveis e de fácil transporte

Desenvolvimento 
1ª etapa 

Converse com os alunos sobre o ramo da Física que estuda as ondas sonoras, a acústica, buscando relacionar o tema com a constante presença da música em nosso dia a dia. Ressalte que o domínio e a articulação do som fez com que a humanidade desenvolvesse os diversos tipos de fala, de arte sonora e de instrumentos musicais. Explique aos alunos que por mais que a maior parte das informações que temos do meio externo venha por meio da nossa visão, é através dos nossos aparelhos acústicos (fonador e auditivo) que nossa interação com o semelhante se concretiza. Ressalte que mesmo aquelas conversas irresistíveis que atrapalham o andamento da aula são praticamente conceitos de Física aplicada.

2ª etapa 

A proposta inicial é fazer com que os alunos escutem o som ao redor. Não existe nenhum lugar que esteja em condição de silêncio absoluto, exceto aqueles que se encontram no vácuo, visto que ondas sonoras são ondas mecânicas e necessitam de meio material para se propagar. Peça para que todos fiquem em silêncio e escutem o som ambiente. Fale para eles prestarem atenção em cada ruído, tentando identificar suas fontes, o porquê de sua emissão e principalmente os sons de fundo. Orientá-los a fechar os olhos pode ajudar na concentração, pois toda a atenção se voltará aos outros órgãos sensoriais, principalmente a audição. Extrapole as paredes da sala de aula e proponha que eles realizem esse exercício sempre que estiverem em ambientes diferentes.

3ª etapa 

Depois dessa valorização inicial da acústica do meio, introduza a parte teórica conceitual dos estudos apresentando as características específicas da onda sonora. Mostre para a turma trechos de filmes de ficção científica que se passam no espaço, como "Guerra nas Estrelas" e "Gravidade". Usando as cenas dos filmes como ponto de partida, explique para a classe que o som é uma onda mecânica e, portanto, precisa de um meio material para se propagar - o que põe em xeque as explosões barulhentas no espaço, presentes na maior parte de filmes do gênero.

Utilizando dessa vez os instrumentos musicais que estiverem disponíveis, introduza o conceito de frequência de onda, explicando que se trata da quantidade de repetições de um evento ocorrido em uma determinada unidade de tempo. Em relação à acústica, por exemplo, alta frequência é um som agudo, enquanto que baixa frequência, som grave. Isso pode ser demonstrado com facilidade utilizando um violão: basta tocar a corda mais aguda (a mais fina) e em seguida a mais grave (a mais grossa). Peça que os alunos prestem atenção no movimento da corda, verificando que a mais grossa se moverá com mais lentidão, enquanto a mais fina será veloz a ponto de ser praticamente impossível acompanhá-la.

 
4ª etapa 

Distribua as diversas garrafas PET trazidas para a sala e faça os alunos assoprarem na borda do bico da garrafa, como se estivessem tentando fazer o som de um apito. Quanto menor a garrafa, mais agudo será o som. Estimule os alunos a verificar variações no som colocando água em diferentes níveis nas garrafas. Faça o mesmo utilizando a taça de cristal - basta colocar um pouco de água, cerca de 3/4 de seu volume, molhar a ponta dos dedos e deslizá-los suavemente na borda circular até sair um som característico. Indague os alunos sobre a produção desse som, pedindo que eles apresentem os motivos físicos que levam a esse fenômeno. Em seguida, explique que a resposta está na vibração da taça. O atrito do dedo faz a taça vibrar. Esta, por sua vez, promove uma vibração no ar, produzindo o som.

 

5ª etapa 

Agora é o momento de demonstrar a vibração do ar com outro experimento sonoro, dessa vez utilizando o tubo conduíte. Segurando uma das pontas do tubo, gire o mesmo sobre sua cabeça, como se fosse um boiadeiro preparando o enlace. Deixe que alguns alunos experimentem o "instrumento". Questione a classe sobre como aquele objeto pode produzir tal som. Ao final da discussão, compare o experimento com o que foi feito anteriormente com as garrafas PET e explique que o vento advindo do giro age da mesma maneira em ambos os casos.

6ª etapa 

Apresente o conjunto auditivo para a turma, explicando que ele é composto por mecanismos responsáveis por receber a onda sonora mecânica e transformá-la em pulsos nervosos que serão interpretados pelo cérebro. O som entra pelo canal ou conduto auditivo até chegar à membrana do tímpano. A vibração passa através dos três menores ossos do corpo humano - o martelo, a bigorna e o estribo - que possuem uma única função: amplificar o som em pelo menos 50 vezes. Após essa passagem, a onda sonora atravessa outra membrana na janela oval e chega à cóclea (também conhecida como caracol). Nessa região pequenos cílios transformam a energia mecânica das ondas em pulsos elétricos que serão transmitidos pelos neurônios. Cabe ao cérebro interpretar cada som e despertar as mais diversas sensações em cada pessoa.

7ª etapa 

Distribua as cópias da reportagem da revista VEJA para a turma e peça que eles leiam com calma o conteúdo. Em seguida, estimule um debate acerca da saúde auditiva e dos riscos que corremos com a poluição sonora das grandes cidades, ou mesmo com a utilização constante de fones de ouvido. Lembre que alguns casos de emissão sonora em espaços públicos podem ser considerados crimes ambientais por prejudicar a qualidade de vida e o bem estar das pessoas.

Avaliação 

Peça para que os alunos formem grupos de 4 a 5 pessoas e idealizem um instrumento musical inusitado como os apresentados em sala de aula. Como o trabalho será realizado em grupo, é possível exigir que eles toquem uma música, ou executem apenas um trecho a escolha deles, demonstrando quais são os fenômenos físicos conceituais envolvidos na execução da peça. Ao final de cada apresentação, reserve um tempo para conversar com os membros do grupo e avaliar o trabalho realizado. Estabeleça critérios para essa avaliação como criatividade, execução, grau de dificuldade e coerência na explicação conceitual.

Créditos:
Alexandre Emygdio e Ilton Miyazato
Formação:
Professores de Física do Colégio Exatus de São Paulo. Atualizado por Equipe Nova Escola em 25/08/2014
Autor Nova Escola

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