Vivenciando o Currículo de Física

Som: fontes, características

físicas e usos.

Ronaldo Paim Pimenta

PCNP- (Professor Coordenador do Núcleo Pedagógico) do componente curricular de Física da DERS VI Diretoria de ensino da região de São Vicente.

Formação:

Licenciado em Matemática com habilitação em Física.

Pós graduado em Educação para o ensino superior

• JUSTIFICATIVA DO TÍTULO: A escolha do tema justifica-se por oferecer diversos recursos, transposição didática e interdisciplinaridade com Arte, Biologia e Matemática e também por ser um assunto contemporâneo de interesse dos jovens, possibilitando ao professor a mediação entre o senso comum e conhecimento científico do conceito som.

• As situações de aprendizagem que contemplam ao título estão presentes no currículo de Física, no caderno da 2ª série do Ensino Médio, volume 3. (S.A.1) Isso é barulho ou música, (S.A.2) Entrevista musical, (S.A.3) Uma aula do barulho, (S.A.4) Fazendo um som, (S.A.5) Entrevista do barulho.

• As interdisciplinaridades estão presentes nas situações de aprendizagem (S.A.3) Matemáticatrigonometria, amplitude e período, (S.A.4) Arte na construção dos instrumentos e evolução na história, (S.A.5) Biologia sistema auditivo e seu funcionamento.

• OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Trabalhar a diferença entre “barulho” e música.

• Utilizar o conhecimento sobre instrumentos musicais para a introdução do conceito da Física ondulatória.

• Aprofundar as principais características das ondas e conceitos fundamentais como frequência, amplitude e intensidade que serão trabalhados a partir de exemplos sonoros.

• Reconhecer a relação entre fenômenos ondulatórios e sons produzidos por instrumentos musicais.

• Elencar os diferentes problemas relacionados à poluição sonora.

SA 1

ISSO É BARULHO OU

MÚSICA

CADERNO DE Física 2ª série EM Vol 3

http://audiocidades.utopia.org.br/biblioteca/bibliotec_sons_urbanos.html

ARES Programa

SA 2UMA ENTREVISTA

MÚSICAL

CADERNO DE Física 2ª série EM Vol 3

OBJETIVO - caderno do professor

• Esta situação de aprendizagem tem como objetivo fazer com que os alunos entrem em contato com “o mundo da música” de modo mais formal, investigando o funcionamento de diferentes instrumentos musicais; aprendendo como se afina determinado instrumento; o que os diferencia; o que diferencia dois cantores etc. Os processos físicos essenciais subjacentes aos fenômenos sonoros levantados nas entrevistas darão suporte para a formalização conceitual baseada na Física ondulatória.

DESENVOLVIMENTO - caderno do professor

Comece retomando as ideias da aula anterior, principalmente a questão de como encontrar parâmetros objetivos para classificar um som ou ruído ou como som musical.

Como resultado do trabalho dos alunos você deverá ter uma diversidade de instrumentos. Agrupe-os em instrumento de corda, sopro, percussão e eletrônico.

Os Alunos devem elaborar uma apresentação do pesquisado. As respostas as questões.

SUGESTÕES

Já pré determine os grupos antes de pedir a pesquisa.

Após as apresentações questione-os a procurar semelhanças e diferenças entre as respostas e anote suas duvidas.

Faça com que eles se apresentem e discutam suas duvidas com a classe.

Questões• 1. Quais as partes essenciais de seu instrumento

musical? Como ele funciona? Qual a diferença

entre uma nota tocada nele e a mesma nota tocada em outro instrumento? Como você as distingue?O que você utiliza para afiná-lo?

• 2. O que é a afinação de um instrumento musical?

• 3. O que é uma escala musical? Existe mais de uma?

• 4. Qual a diferença entre música e ruído?

• 1 A e B) O nome guitarra refere-se a uma série de instrumentos de corda dedilhadas, que possuem geralmente de 6 a 2 cordas tensionadas ao longo do instrumento e possuem um corpo com formato aproximado de um 8 (embora também existam em diversos outros formatos), além de um braço, sobre o qual as cordas passam, permitindo ao executante controlar a altura da nota produzida. Existem versões acústicas, que possuem caixa de ressonância e elétricas, mas utilizam captadores e amplificadores para aumentar a intensidade sonora do instrumento.

• 1 C) A diferença de um dó tocado numa guitarra, piano, trombone, baixo, violino, etc, é o que chamamos Timbre. Uma espécie de “assinatura musical”.

• 1 D) Para distinguir é só questão de treino/familiarização. Você reconhece uma pessoa só de ouvir a voz. É a mesma coisa na música.

• 1 E) Para afinar uma guitarra ou qualquer outro instrumento musical, você vai utilizar um diapasão: Este pode ser de soprar (de uma nota (Lá) a toda a escala), além dos eletrônicos e dos "idiofones" - a vibração de seu corpo é que produz o som, ex. os sinos.

2

"Aquele cara alí é muito desafinado..."Da mesma maneira que um pessoa para cantar precisa ser afinada, os instrumentos idem. As notas musicais têm altura e frequência determinadas pela física, por isso para os instrumentos soarem bem aos nossos ouvidos, precisam ser/estar afinados.

Ex. a corda mais grossa da guitarra é um Mí. Só que este mí pode estar "baixo" ou "alto", isto é, sua frequência pode estar errada e dessa maneira não haverá harmonia aos nossos ouvidos quando tocarmos essa corda. Então o músico deverá apertar ou afrouxar a corda conforme a necessidade.

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Escala musical é uma forma criada para organizar os sons. Sem ele não seria possível, ou seria MUITO complicado, transcrever, escrever, fazer análises etc, na música.As escalas seguirão sempre essa ordem [ dó, ré, mí, fá, sol, lá, sí, dó, ré... ] acrescentando notas alteradas ou pulando algumas dependendo do tipo de escala, mas sempre nessa sequência cíclica.Sim, existem dezenas de escalas...(maior, menor, menor harmônica, menor melódica, cromática, tons inteiros, etc)

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Uma boa definição poderia ser "música é a arte de combinar os sons". Mas o que agrada uns, não agrada outros. Uma música pode ser feita apenas com ruídos.A pergunta deveria ser: "qual a diferença entre nota/melodia e ruído?"Veja, tecnicamente o que diferencia uma nota musical de um ruído é a falta, ou desordem, de harmônicos neste.

• Funciona assim:Quando tocamos uma nota e deixamos ela reverberá, na verdade o que temos é uma sequência de outras notas, chamadas de harmônicos, que soaram uma após a outra(de forma ordenada) até o som ficar imperceptível e cessar.

Já no ruído, o que temos é uma total desorganização e às vezes impossibilidade de reverberação. Como se fossem "fragmentos" de uma nota.

• reverberaçãore.ver.be.ra.çãosf (lat reverberatione) 1 Ato ou efeito de reverberar; revérbero. 2 Radiotécn Prolongamento de um som por efeito do eco nas paredes de um recinto fechado.

• revérberore.vér.be.rosm (der regressiva de reverberar) 1 Ato ou efeito de reverberar; reflexo de luz. 2 Calor refletido de uma fornalha ou de um incêndio; rescaldo. 3 Quím Parte do forno que reflete o calor irradiante que emana do foco para a matéria que vai ser aquecida. 4 Lâmina ou espelho que torna a luz mais intensa, concentrando-a. 5 poét Brilho, chama, resplendor. 6 Lampião de rua. 7 O faiscar das pedras preciosas.

•

Explore a imagem da Figura 1, trabalhea leitura dos elementos presentes na imagem,chame a atenção para a área de compressão erarefação e questione-os se podem explicar aformação destas áreas. Peça a eles que digamcomo imaginam que o som “viaja” desde suafonte até nossos ouvidos.

A formalização dos conceitos que caracterizam as ondas pode começar aqui.

Inicie retomando os diferentes sons produzidos pelos instrumentos identificados pelos alunos. O

som de um violão difere muito do som de uma

flauta. Então, sons diferentes são ondas diferentes.

Agora, pergunte: O que devem ser ondas

diferentes? Quais serão seus elementos? O que as

distingue? Desta forma, pode-se então caracterizar uma onda sonora.

• Para auxiliar a leitura e a análise da figura, respondas em seu caderno às questões a seguir:

• 1. O que representam os pontos azuis mais espaçados? E os menos espaçados?

• 2. Observe o gráfico em vermelho. Qual é a grandeza que está sendo representada no eixo vertical?

• E no eixo horizontal?• 3. Como está relacionada a figura dos pontinhos azuis ao gráfico de

pressão x espaço?• 4. O que significa o termo “comprimento de onda” indicado no gráfico?• 5. A partir do gráfico pressão x espaço, é possível determinar a frequência

de vibração da fonte• sonora?• 6. A partir do gráfico pressão x espaço, é possível determinar a amplitude

da onda?• 7. A partir do gráfico pressão x espaço, é possível determinar a velocidade

de propagação do• som?

• Note que as três primeiras questões estão

diretamente relacionadas com a formação de

competências em leitura e na compreensão de gráficos.

• Na questão 1, faça-os perceber que os

espaçamentos dos pontinhos representam

regiões nas quais o ar se encontra ora mais

rarefeito, ora mais comprimido.

Ar comprimido é o ar estocado em galões, cilindros ou botijões através de processos mecânicos para compressão e armazenamento de ar gerados por um compressor de ar, para outrora ter sua aplicação efetuada. Pode-se ter diversas formas de aquisição e aplicação.

ténue(latim tenuis, -e) adj. 2 g.1. Pouco espesso, pouco denso. 2. Subtil; leve, ligeiro. 3. Delgado, frágil.4. Muito pequeno. 5. [Figurado] Fraco, débil. 6. Que é de pouco valor ou importância; fútil.

Algo rarefeito significa pouco denso, que se rarefaz, provém do latim rarefactu. Geralmente o termo é utilizado para demonstrar que algo é tênue, passageiro, transparente. Uma atmosferararefeita significa uma atmosfera tênue com baixa pressão atmosférica e com pouca concentração e variedade de gases

• A questão 2 traz a representação gráfica do fenômeno físico que ocorre, relacionando a pressão do ar (eixo vertical) com a localização no espaço (eixo horizontal).

Assim, a questão 3 sintetizaas duas anteriores, visto que relaciona apressão positiva com as áreas comprimidas ea pressão negativa com as áreas rarefeitas.

Assim, por meio da leitura da figura, pode-se explicar que o significado de comprimento de onda está relacionado à distância entre valores repetidos em um padrão ondulatório. Em uma onda senoidal, por exemplo, o comprimento deonda pode ser obtido pela a distância entre os picos (ou máximos). Usualmente, ele é representado pela letra grega lambda (λ).

Por meio da figura, pode-se determinar a amplitude (P+ e P-), mas não a velocidade,

nem a frequência, porque uma onda é algo dinâmico, que se move no tempo.

Por meio de um filme, por exemplo, isto seria possível, mas não em uma figura como esta.

É importante ressaltar esta parte, visto que muitos alunos passam a associar a onda com algo estático, como sua representação gráfica.

Nas próximas Situações de Aprendizagem, estes conceitos serão aprofundados, mas, neste momento, faça-os perceber que a frequência depende da fonte que produz o som.

• Da mesma forma, explique que a velocidade de propagação depende da densidade do meio. Ou seja, quanto mais denso o meio, maior será a velocidade.

• Como exemplo, pode-se mostrar que quando se coloca a orelha na extremidade de uma mesa e se bate na outra extremidade, dois sons são ouvidos: o primeiro – que se propaga através da madeira – e outro (depois) – que se propaga pelo ar.

• Por fim, apresente as relações entre comprimento de onda, velocidade e frequência. Existe uma relação direta entre a velocidade de uma onda e sua frequência, dada por:

v = λ . F• onde v é a velocidade de propagação

da onda, λ é seu comprimento de onda e f é a

frequência.

• Esta parte inicial do estudo das ondas pode ser encontrada na maioria dos livros didáticos. Faça uso daquele que mais lhe agradar para preparar esta aula.

SUGESTÕES• Livro didático PNLD,.

• Telecurso Aula de Física 29 1/2

• http://www.youtube.com/watch?v=i9hqnB1iuU8

• Telecurso Aula de Física 29 2/2

• http://www.youtube.com/watch?v=CrQTGEtRCr4

• PEC - Projeto Escola e Cidadania. Editora Brasil

Física, música e outras Artes.

SA 3

UMA AULA DO BARRULHO.

CADERNO DE Física 2ª série EM Vol 3

A relação entre graves e agudos, uma relação

entre frequências, é chamada de altura do

som.

Deste modo, quanto maior a frequência de um som musical, mais agudo ele soará, Portanto maior será sua altura.

Da mesma forma, quanto menor for sua frequência, mais grave ele soará, portanto menor será sua altura.

Pode-se agora aprofundar a formalização

dos conceitos de frequência e amplitude. Para

isso, oriente os alunos a analisar as Figuras A

e B.

• A primeira questão trabalha a competência

de leitura e a utilização da linguagem gráfica.

Ressalte que cada representação traz aspectos

diferentes do mesmo fenômeno. Assim, o

que determina se uma é melhor que a outra

são justamente os dados que elas fornecem.

• Por exemplo, para uma análise quantitativa,

a representação em vermelho é mais adequada,

pois podemos comparar a intensidade das

amplitudes em cada posição da onda.

• Entretanto, para uma análise fenomenológica, a representação em azul é mais indicada, já que

ela permite visualizar diretamente a compressão

e rarefação do ar.

Já na segunda questão, o objetivo é levar

os alunos a perceber que as ondas têm amplitudes iguais e frequências diferentes.

Para a resposta à terceira questão, é preciso elaborar a hipótese de que as duas ondas se propagam no mesmo meio, ou seja, suas velocidades são iguais.

• Pode-se também retomar a fórmula e

verificar que quanto maior o comprimento de

onda, menor é a frequência.

v = λ . F

VFFV .

• Pagina 10 Exercício 4

smVFV /340680.5,0.

HzFFV

F 1365,2

340

HzFV

F .6,2265,1

340

• Como veremos, a intensidade de um som

está ligada à sua amplitude, enquanto a altura

está relacionada à sua frequência: as questões

3 e 4 exploram esta diferença. Ao trabalhar

todos os elementos de uma onda, estas distinções tornam-se claras.

• É preciso ressaltar que as figuras apresentadas até agora representam sons simples, isto é, emitem apenas uma única frequência.

1) Som com alta frequência, ou seja agudo.

2) Que som intenso

• 3)

• A) Para uma mesma velocidade, quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda, portanto a onda I possui menor frequência e a II possui menor frequência

3)B)

• Som musical é uma onda com frequencia bem definida.

• Quanto um objeto vibra de forma desordenada, ele produz um som que é a somatório de um numero muito grande de frequência, ou seja barulho(ruído)

• Comprimento de onda →m → (metro).

• Frequência → Hz → hertz

• Velocidade de propagação → m/s ( metro por segundo)

• Amplitude → m → (metro).

• Período s → (segundo)

• B)

• Feminino: Agudo → soprano, médio meio-soprano,grave → contralto

• Masculino: Agudo → tenor, médio → barítono, grave → baixo

SA 4

FAZENDO UM SOM

CADERNO DE Física 2ª série EM Vol 3

SA 5

UMA ENTREVISTA DO

BARULHO

CADERNO DE Física 2ª série EM Vol 3