CAPÍTULO 5 Acústica
Respostas e comentários
Este capítulo e seus conteúdos conceituais
- Som e ondas sonoras
- Intensidade sonora
- Efeitos da intensidade sonora sôbre o ser humano
- Frequência de um som e sua altura (grave/agudo)
- Frequência dos sons
- Princípios básicos de funcionamento dos instrumentos musicais de corda, de sopro e de percussão
- Velocidade do som em diferentes materiais
- Reflexão e absorção do som
- Eco
- Infrassom
- Ultrassom e suas aplicações
Este capítulo caracteriza o som como uma manifestação que se propaga pelo ar (e também por outros materiais) por meio de ondas que não podem ser vistas, mas cujos efeitos podem ser detectados, por exemplo, pela nossa audição.
A discussão do tema teve início no 3º ano do Ensino Fundamental (ê éfe zero três cê ih zero um: “Produzir diferentes sons a partir da vibração de variados objetos e identificar variáveis que influem nesse fenômeno.”). Assim, estimule os estudantes a responder à pergunta da abertura do capítulo e perceba, por meio das respostas, as concepções prévias que eles têm acerca do som e das ondas sonoras. Retome essas respostas, em aula, após abordar o item 3 do capítulo, convidando os estudantes a reavaliar o que responderam.
De ôlho na Bê êne cê cê!
O questionamento feito na legenda da foto de abertura favorece o desenvolvimento da competência específica 3, pois incentiva os estudantes a analisar, compreender e explicar características, fenômenos e processos relativos ao mundo natural, social e tecnológico, como também as relações que se estabelecem entre eles, exercitando a curiosidade para fazer perguntas e buscar respostas com base nos conhecimentos das Ciências da Natureza.
Motivação
A critério do professor, esta atividade poderá ser realizada em grupos.
Objetivo
Investigar a influência do comprimento de um fio e da tensão exercida sôbre ele no som produzido pelo fio em vibração.
Você vai precisar de:
- fio de náilon (linha de pescaria)
- 2 baldes com alça
- mesa
- 2 tijolos
- pedras
Procedimento
- Posicione os dois tijolos sôbre a mesa, como na figura A. Amarre o fio de náilon nas alças dos dois baldes de tal modo que, passando o fio sôbre os tijolos, os baldes fiquem pendurados, conforme a figura A.
- Coloque algumas pedras nos baldes, até que o fio fique bem esticado. Fique atento, caso o fio se rompa, para que o balde não caia no seu pé!
- Dedilhe o fio que está entre os tijolos, como se fosse uma corda de violão. Ouça com atenção o som que ele produz. Veja a figura B.
- Reduza a distância entre os tijolos em cêrca de um palmo. Dedilhe o fio novamente e ouça o som.
- Compare o som produzido nos itens 3 e 4 dêste procedimento (repita-os quantas vezes julgar necessário). O que muda no som quando aproximamos os tijolos?
- Agora vamos a outra etapa do experimento, em que a distância entre os tijolos permanecerá fixa. Dedilhe o fio e ouça com atenção o som.
- Coloque mais pedras nos baldes, de modo que force o fio a ficar ainda mais esticado (não mexa na distância entre os tijolos). Dedilhe o fio e ouça o som.
- Compare o som produzido nos itens 6 e 7 dêste procedimento (repita-os quantas vezes julgar necessário). O que muda no som quando aumentamos o pêso dos baldes?
- Procure explicar suas observações.
Respostas e comentários
De ôlho na Bê êne cê cê!
Nas seções Motivação dêste capítulo, são propostos três experimentos (dois precedendo o item 1 e outro precedendo o item 5). Essas propostas incentivam o desenvolvimento da competência geral 2, pois estimulam os estudantes a exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação e a criatividade, para investigar causas, elaborar e testar hipóteses. Também vão ao encontro do que é preconizado na competência específica 2, porque esses experimentos estimulam compreender conceitos fundamentais e estruturas explicativas das Ciências da Natureza, bem como dominar processos, práticas e procedimentos da investigação científica, de modo a sentir segurança no debate de questões científicas e tecnológicas, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva.
Conteúdos procedimentais sugeridos
- Manipular materiais simples para investigar experimentalmente o princípio de funcionamento dos instrumentos musicais de corda e de sopro.
- Verificar, nessas investigações, o efeito dos principais fatores que interferem na altura (grave/agudo) do som produzido por cordas vibrantes (tensão e comprimento) e tubos sonoros (comprimento).
- Demonstrar que os sons parecem distorcidos quando chegam até nós se propagando por outros materiais diferentes do ar.
Esses conteúdos podem ser trabalhados com os dois experimentos que abrem o capítulo e com o experimento que antecede o item 5.
Motivação (primeiro experimento)
Se você julgar conveniente, pode substituir o primeiro experimento pela investigação da variação do som da corda vibrante de um violão à medida que se traciona essa corda ou se posiciona o dedo sôbre essa corda em diferentes pontos do braço do instrumento.
Outra opção é realizar essa investigação sôbre o som das cordas do violão após a realização dêsse primeiro experimento do capítulo.
A critério do professor, esta atividade poderá ser realizada em grupos.
Objetivo
Investigar o efeito do comprimento de uma coluna de ar em vibração sôbre o som que ela produz.
Você vai precisar de:
- 5 tubos de ensaio iguais e limpos
- estante para os tubos de ensaio
- água
ATENÇÃO!
Tubos de ensaio são feitos de vidro fino. Cuidado para não quebrá-los e para não se cortar.
Procedimento
- Coloque os tubos de ensaio na estante.
- Coloque quantidades diferentes de água em quatro deles, de modo que o espaço vazio seja diferente em cada um deles. Veja a figura A.
- Aproxime a sua boca da boca do tubo que não tem água. Assopre sôbre ela, como mostra a figura B. Ouça o som produzido. Talvez seja necessário assoprar várias vezes, mudando um pouco a posição dos lábios e a fôrça do assopro até conseguir um som bem audível.
- Repita o item 3 dêste procedimento com cada um dos tubos e preste atenção aos sons emitidos. Eles são todos iguais ou apresentam alguma diferença? No caso de não serem iguais, qual é a diferença e por que isso ocorre?
Desenvolvimento do tema
1. Som e ondas sonoras
No item 1 do capítulo 3, apresentamos o conceito de onda. Reveja-o, antes de continuar a leitura, se considerar necessário.
Da mesma maneira como um movimento de vibração do braço de uma pessoa pode transferir energia para uma corda esticada e nela produzir ondas, um objeto em vibração pode transferir energia para o ar e nele produzir ondas. Como o ar é invisível, as ondas que se propagam no ar também não podem ser vistas. Apesar disso, os efeitos dessas ondas podem ser percebidos, desde que se tenha um detector apropriado.
As fontes de som — por exemplo, um rádio ligado, um sino badalando, uma pessoa cantando ou um piano sendo tocado — produzem ondas que se propagam no ar. Essas ondas invisíveis são denominadas ondas sonoras. Estudá-las é o objetivo da área da Física chamada Acústica.
Observe o esquema a seguir. Ele mostra duas maneiras de produzir ondas em uma longa mola esticada. Na primeira, é produzida uma onda transversal e, na outra, uma onda longitudinal.
Respostas e comentários
Motivação (segundo experimento)
Antes da execução, saliente o cuidado necessário para que os estudantes não quebrem os tubos de ensaio e não se machuquem (boxe Atenção!).
As questões propostas no item 4 do procedimento estimulam os estudantes a desenvolver as capacidades de inferir e de argumentar em textos orais.
Durante o compartilhamento das respostas, questione as ideias apresentadas, de modo que os estudantes infiram, a partir do que eles observaram na atividade prática, e argumentem sôbre a diferença entre os sons emitidos.
Cultura de paz e combate ao bullying
Conduza a discussão para que todos possam se expressar, inclusive os mais tímidos, sempre atentando ao ambiente de respeito mútuo entre os estudantes.
Esteja atento a situações de bullying, tomando uma posição firme contra tais ações ao mesmo tempo em que enfatiza a necessidade da valorização da cultura de paz no ambiente escolar e na sociedade. (Veja o texto sôbre bullying na parte inicial dêste Manual do professor.)
Itens 1 e 2
Ao trabalhar esses itens, relembre as noções de ondas apresentadas no capítulo 3 e o fato de o som ser uma onda mecânica, ou seja, necessitar de um meio para propagação.
No item 1, utilize as esquematizações do livro do estudante para diferenciar ondas transversais de ondas longitudinais e enfatize que o som é um exemplo dêste último tipo.
No item 2, detalhe cada uma das propriedades do som que estão nos subitens, conforme explicadas no texto do livro do estudante.
Fonte: iãng, D.; , S. Cutnell & Johnson Physics. décima primeira edição Hoboken: John Wiley, 2018. página 434.
As ondas que se propagam numa corda são transversais. Já as ondas sonoras são longitudinais.
Todas as fontes sonoras são objetos em vibração. Essa vibração faz com o ar o mesmo que a mão faz com a mola no esquema B: produz ondas longitudinais, as ondas sonoras.
Esquema da propagação das ondas sonoras
Comparação entre uma onda sonora e uma onda longitudinal numa mola. Um alto-falante em funcionamento vibra e produz ondas longitudinais no ar. São as ondas sonoras. Apesar de o ar ser invisível, apenas para fins didáticos ele aparece ilustrado em azul.
Fonte: iãng, D.; , S. Cutnell & Johnson Physics. décima primeira edição Hoboken: John Wiley, 2018. página 440-441.
Use a internet
Produza ondas em uma corda com diferentes frequências usando o simulador disponível em: https://oeds.link/AKaiav Acesso em: 9 agosto 2022.
Nos contrôles superiores, escolha oscilador e infinita. Nos contrôles inferiores, deslize o amortecimento para nenhum e teste diferentes amplitudes e frequências.
Depois, explore à vontade o simulador, usando outras opções dos menus superiores.
2. Propriedades do som
Intensidade de um som
Ouvir uma buzina de automóvel de perto ou de longe causa diferentes sensações. A diferença está no nível de intensidade sonora.
Quando estamos perto da buzina, o som que ouvimos tem maior intensidade do que quando estamos longe. Podemos dizer que o som proveniente da buzina é mais intenso quando ouvido de perto e menos intenso quando ouvido de longe.
Ao mexer no botão de contrôle de volume de um aparelho de som, alteramos o nível de intensidade do som que sai pelos alto-falantes. Aumentar o volume é tornar o som mais intenso e abaixar o volume é fazer com que o som fique menos intenso.
Respostas e comentários
Use a internet
A intenção, ao utilizar o simulador proposto no boxe Use a internet, é permitir ao estudante fazer experimentos com ondas em corda de uma maneira simples e, concomitantemente, perceber de fórma mais concreta como ocorrem alterações na frequência, na amplitude e em outros aspectos que podem ser testados no simulador.
Estimule os estudantes a fazer diversas alterações nos contrôles do simulador e, então, peça a eles que observem com atenção as alterações que ocorrem. Em seguida, reúna toda a turma em uma roda de conversa para que, com a sua mediação, cada estudante possa expor o que observou de interessante na utilização do simulador. Não deixe de verificar se os estudantes perceberam que o contrôle amortecimento possibilita simular que fração da energia da onda é dissipada aos arredores (como luz e/ou calor), o que atenua a propagação da onda.
Conteúdos atitudinais sugeridos
- Preocupar-se com os efeitos prejudiciais de ruídos muito intensos.
- Sensibilizar-se com os efeitos nocivos da poluição sonora e da prática de ouvir sistematicamente música “a todo volume”.
- Valorizar o silêncio para o repôuso.
- Perceber a presença de conceitos científicos nas atividades artísticas da música e do canto.
As três primeiras atitudes mencionadas podem ser trabalhadas a partir do esquema do subitem Escala para expressar intensidade sonora, do item 2.
O trabalho sôbre os efeitos nocivos de sons muito intensos teve início no 3º ano do Ensino Fundamental (ê éfe zero três cê ih zero três: “Discutir hábitos necessários para a manutenção da saúde auditiva e visual considerando as condições do ambiente em termos de som e luz.”). Ao retomar o tema neste nível de escolaridade, é importante destacar que atitudes comuns entre os jovens, como ouvir música usando fones de ouvidos, devem respeitar um volume baixo, a fim de que não prejudique a audição.
A percepção da presença de conceitos científicos nas atividades artísticas da música e do canto pode ser desenvolvida a partir do que aparece em Sugestão de atividade, mais à frente, neste Manual do professor.
Escala para expressar intensidade sonora
Ouvir frequentemente sons muito intensos, como música alta ou ruído de máquinas, pode provocar problemas de audição. Sons ainda mais intensos, como o barulho de explosões, mesmo que durem pouco tempo, podem causar dor nas orelhas (anteriormente denominadas ouvidos) e, até, danos permanentes à audição.
Existem aparelhos para medir o nível de intensidade dos sons. Os resultados de tais medidas são expressos na unidade decibel, simbolizada por Dê bê. O esquema a seguir ilustra essa escala.
Fonte: Elaborado a partir de dados de . Physics for scientists and engineers; with Modern Physics. décima edição Boston: Cengage, 2019.páginaponto 436-438.
ATIVIDADE
Para discussão em grupo
A Libras (Língua Brasileira de Sinais) é reconhecida há mais de 20 anos pela legislação brasileira como meio legal de comunicação e expressão (Lei nº .10436, de 24 de abril de 2002). Qual a importância dessa língua para a Comunidade Surda no Brasil? Por que é importante que pessoas sem deficiência auditiva aprendam também essa língua?
ATIVIDADE
Amplie o vocabulário!
Hora de debater o significado de cada conceito, redigi-lo com nossas palavras e incluí-lo no nosso blog.
• ondas sonoras
• intensidade sonora
• decibel (Dê bê)
Respostas e comentários
Atente!
O plural de decibel é objeto de controvérsia. Segundo as regras da nossa gramática, é decibéis, fórma usada no dia a dia e na linguagem jornalística. No entanto, o Comitê Internacional de Pesos e Medidas incluiu o decibel na lista das unidades aceitas para o uso com o Sistema Internacional de Unidades (ésse Í) (conforme Reines, W. M. (edição). CRC Handbook of Chemistry and Physics. nonagésima sétima edição Boca Raton: CRC Press, 2016. página 1-22). Nesse caso, ao seguir as regras para elaboração do plural das unidades do ésse Í, grafamos decibels.
Para discussão em grupo
O principal objetivo dessa atividade é que os estudantes tomem conhecimento ou compartilhem o que sabem sôbre a Língua Brasileira de Sinais (Libras) e sôbre seu uso na Comunidade Surda.
Caso haja algum estudante na turma que tenha conhecimento de Libras ou convivência com surdos, convide-o a compartilhar suas experiências. É importante que alguns pontos sejam abordados na discussão:
- O termo “surdo-mudo” não é utilizado pela Comunidade Surda, pois é considerado pejorativo. O termo correto a ser utilizado é apenas “surdo” ou “deficiente auditivo”;
- A Libras é reconhecida por lei, porém não é língua oficial no Brasil. O artigo 13 da Constituição Federal de 1988 reconhece apenas a Língua Portuguesa como idioma oficial;
- A Libras se compõe de sinais (que não são denominados gestos). A terminologia sinais se deve ao fato de a Libras apresentar gramática, assim como as línguas orais;
- A acessibilidade em diversos setores sociais, tais como educação, saúde e cultura, é ampliada à Comunidade Surda quando há presença de um tradutor intérprete de Língua de Sinais.
Como referência ao professor, sugerimos: GESSER, A. Libras? Que língua é essa?: crenças e preconceitos em tôrno da Língua de Sinais e da realidade surda. São Paulo: Parábola Editorial, 2009.
Amplie o vocabulário!
Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- ondas sonoras Ondas (longitudinais) que se propagam no ar e podem ser detectadas pela audição humana. (Após trabalhar o item 7, acrescente: são ondas com frequência entre 20 rértiz e 20.000 rértiz.)
- intensidade sonora Propriedade do som associada ao que é denominado popularmente de “volume” do som. Quando aumentamos o “volume” de um aparelho de som, tornamos mais intenso o som que é emitido por dele.
- decibel (Dê bê) Unidade usada para expressar a intensidade sonora.
Altura de um som
Quando você mexe nos botões de contrôle de graves e de agudos de um aparelho de som, está alterando outra característica dos sons: a altura. Os sons agudos são chamados sons altos, e os sons graves são chamados sons baixos.
O miado de um gatinho é, por exemplo, um som alto. E o latido de um grande cachorro é um som baixo.
As vozes humanas podem apresentar grande diversidade de alturas. Algumas pessoas apresentam vozes mais baixas (graves), e outras, vozes mais altas (agudas).
Use a internet
Existem vários simuladores dos sons do piano que rodam nos navegadores. Busque-os por teclado de piano virtual e escolha o que mais gostar. Explore as diferentes notas musicais, percebendo que as teclas mais à direita emitem sons mais altos (agudos).
Frequência de um som
Como já vimos, ondas sonoras são produzidas por objetos em vibração, que transferem essa vibração para o ar. Suponha que um objeto oscile trezentas vezes a cada segundo. Ele produzirá ondas sonoras nas quais o ar também vibrará trezentas vezes por segundo.
O número de oscilações por segundo é chamado de frequência. A unidade usada para expressar a frequência é a “oscilação por segundo”, denominada hertz e simbolizada por Hz. Assim, um corpo que oscile com frequência 300 rértiz (trezentos hertz) emitirá um som de frequência 300 rértiz.
Relação entre frequência e altura de um som
Corpos que vibram com frequências mais altas produzem sons mais altos (mais agudos) e os que vibram com frequências mais baixas produzem sons mais baixos (mais graves).
Ao pressionar as teclas de um piano, produzimos notas musicais de diferentes alturas. As teclas situadas na parte esquerda do teclado correspondem às notas mais baixas (graves) e as situadas na parte direita correspondem às notas mais altas (agudas).
O esquema a seguir mostra, como exemplo, uma das sequências de oito notas (dó-ré-mi-fá-sol-lá-si-dó) do teclado de um piano e as frequências do som de cada uma delas.
Fonte dos valores numéricos das frequências: uólquer, J. S. Physics. quinta edição Boston: Pearson, 2017. página 485.
ATIVIDADE
Amplie o vocabulário!
Hora de debater o significado de cada conceito, redigi-lo com nossas palavras e incluí-lo no nosso blog.
• altura de um som
• frequência de um som
• hertz (agá zê)
Respostas e comentários
Use a internet
Os simuladores virtuais de piano normalmente permitem que o usuário reproduza os sons tanto com o teclado do computador quanto com o mouse, ao clicar nas teclas que aparecem na imagem do piano na tela.
A interação com o piano, ainda que em um simulador virtual, permite aos estudantes experimentar, de fórma prática, diferentes frequências de som. Além disso, essa experiência permite a eles observar que, quanto mais à direita está uma tecla, mais agudo será o som, e, quanto mais à esquerda, mais grave ele será.
É possível que algum estudante toque piano, teclado ou outro instrumento musical e contribua com a informação de que, frequentemente, não se utilizam as notas isoladas para tocar uma música, mas a união de algumas delas formando acordes.
Alguns simuladores de piano apresentam, inclusive, uma versão em que cada tecla é o acorde (e não apenas a nota isolada).
Algumas páginas da internet que apresentam simuladores de piano estão listadas a seguir:
https://oeds.link/gLKHjR;
https://oeds.link/uNMsJg;
https://oeds.link/pJ7tHS;
https://oeds.link/avmQjc.
Acessos em: 27 julho 2022.
Aprofundamento ao professor
Se a fonte emissora do som e/ou o observador estiverem em movimento, haverá alteração na frequência com que o som será percebido pelo observador. sôbre isso, veja, na parte inicial dêste Manual do professor, na seção Aprofundamento ao professor, o texto “O som de uma sirene é diferente quando ela se aproxima ou se afasta de nós. Por quê?”.
Amplie o vocabulário!
Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- altura de um som Propriedade que distingue os sons agudos dos sons graves. Quanto mais agudo for um som, maior será a sua altura.
- frequência de um som Número de oscilações por segundo de uma onda sonora. Quanto maior for a frequência de um som, maior será sua altura, ou seja, mais agudo ele será.
- hertz (agá zê) Unidade que pode ser interpretada como “oscilações por segundo”, usada para expressar a frequência de uma onda.
Atividades
Ao final dêsse item 2, proponha os exercícios 1 a 4 do Use o que aprendeu.
3. Instrumentos musicais
Instrumentos musicais de corda
O funcionamento de todos os instrumentos musicais baseia-se num mesmo princípio: são objetos que vibram, e a transmissão dessa vibração para o ar que está ao redor cria ondas sonoras.
Violão, violino, cavaquinho, violoncelo, contrabaixo, banjo e harpa são exemplos de instrumentos de corda. Neles existem cordas (fios) de metal ou de náilon que são colocadas em vibração pelos dedos do músico, por uma palheta ou por um arco que ele maneja. Cada corda, quando em vibração, emite uma nota musical, um som com frequência característica.
Cordas em vibração
Voltemos ao primeiro experimento sugerido na abertura dêste capítulo. Nele, um fio de náilon é colocado em vibração e um som é produzido. A vibração do fio produz a vibração do ar ou, em outras palavras, a oscilação do fio produz ondas sonoras.
Pode-se perceber ao realizar o experimento que, quando se diminui a distância entre os dois tijolos, o som produzido fica mais alto (agudo).
Em ambos os casos, o fio de náilon vibra tão rápido que nosso cérebro não consegue perceber quantas vezes ele vai e vem a cada segundo. Mas, em laboratório, é possível medir a frequência de vibração de um fio.
Suponha que o fio de náilon oscile trezentas vezes a cada segundo. Ele produzirá um som de frequência 300 rértiz. Após reduzir a distância entre os tijolos, essa frequência aumenta. Se o fio passar a oscilar, por exemplo, quatrocentas vezes a cada segundo, emitirá um som de frequência 400 rértiz. Esse novo som de 400 rértiz será mais alto (agudo) que o anterior, de 300 rértiz. Se julgar necessário, repita o experimento e certifique-se de perceber que, quando o comprimento do fio em vibração é reduzido, o som emitido se torna mais alto (agudo).
Também do experimento com o fio de náilon, do início do capítulo, é possível chegar a outra conclusão. Mantendo fixa a distância entre os tijolos, mas variando o pêso dos baldes, notamos que, quanto maior o pêso (e, portanto, maior a tração no fio), mais alto (agudo) será o som produzido.
Há, então, pelo menos dois fatores que influenciam a altura do som emitido por um fio em vibração: o seu comprimento (comprimento de uma extremidade fixa à outra) e o quanto ele está tensionado, esticado. Para tornar o som mais alto (agudo) podemos reduzir o comprimento do fio ou tensioná-lo mais. Para tornar o som mais baixo (grave) podemos aumentar o comprimento do fio ou tensioná-lo menos.
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Item 3
Para trabalhar cada um dos subitens do item 3, aproveite os resultados dos experimentos de abertura dêste capítulo e, se possível, leve instrumentos musicais à sala de aula para que possam ser manuseados pelos estudantes (veja Sugestão de atividade, a seguir). Converse com o professor de Arte, pois é possível que exista na escola um acervo de instrumentos de percussão e de corda. Atente, contudo, ao caso dos instrumentos de sopro: por questão de higiene, eles não devem ter uso compartilhado.
Note que, após estudar o item 3, os estudantes podem reavaliar as hipóteses que levantaram para explicar os resultados obtidos ao realizar os dois experimentos de abertura dêste capítulo.
Sugestão de atividade
Uma atividade interessante é tomar contato com alguns instrumentos musicais e manuseá-los, verificando neles os princípios estudados no capítulo.
Flautas de plástico permitem verificar que, fechando ou mantendo abertos os orifícios nelas existentes, altera-se a coluna de ar que pode vibrar dentro do instrumento e modifica-se, com isso, a altura (grave/agudo) do som produzido. (Insistimos: por questão de higiene, elas não devem ter uso compartilhado.)
Cítaras de brinquedo permitem constatar o efeito do comprimento das cordas.
Violões e cavaquinhos possibilitam verificar o efeito da tensão da corda sôbre o som que ela emite. Com posicionamento do dedo no braço do instrumento, pressionando uma corda, também permitem constatar o efeito do comprimento da corda.
Essa proposta permite desenvolver nos estudantes a capacidade de inferir, a partir dos princípios trabalhados no capítulo, características de alguns instrumentos musicais.
tê cê tê Ciência e Tecnologia
Neste capítulo, os itens 3, 6 e 7 contribuem para trabalhar com o Tema Contemporâneo Transversal Ciência e Tecnologia, que pertence à macroárea de mesmo nome. O estudo dos diferentes instrumentos musicais e também das outras aplicações de ondas sonoras abordadas no capítulo fazem com que essa temática seja pertinente ao desenvolvimento do conteúdo.
Sugestão de atividade
Uma atividade lúdica oportuna neste capítulo é um jôgo de adivinhação que pode ser chamado de papel na testa. Para realizá-lo, são necessários papéis retangulares (de aproximadamente 7 centímetros por 4 centímetros), fita adesiva e caneta. O jôgo é individual e funciona bem com os estudantes em grupos de 4 a 8 integrantes, dispostos em roda. Grupos maiores tornam a partida muito longa.
Cada estudante escreve em um papel um termo referente ao estudo dêste capítulo (note a abrangência possível, pois não precisam ser apenas termos científicos) e o fixa (com fita adesiva) na testa do jogador à sua esquerda, sem que este saiba o que foi escrito. Exemplos de termos que podem ser usados: frequência, agudo, piano, violão, harpa e instrumento de percussão.
Assim, cada estudante tem um termo e sua meta é descobrir qual é.
Sorteia-se um jogador para começar. Ele fará aos demais uma pergunta em voz alta, formulada para admitir como resposta apenas sim ou não. Exemplos: É um instrumento musical? É uma grandeza? É um fenômeno?
Os demais devem responder corretamente à pergunta formulada por ele.
Se a resposta for sim, o jogador faz outra pergunta. A vez permanece com ele até que obtenha um não, quando o direito de perguntar passa para o próximo estudante, à direita dele. Na sua vez e após uma resposta sim, o jogador pode arriscar um palpite, sob a fórma de pergunta. Se errar, a vez de perguntar passa ao próximo. Se acertar, sai da competição (o objetivo é sair logo) e o jôgo continua.
Pedagogicamente, a atividade ajuda na elaboração clara de questões, no entendimento das perguntas formuladas e na correta elaboração da resposta. É frequente que os próprios estudantes se corrijam na hora de responder, o que conduz ao diálogo e ao entendimento das terminologias. Depois de compreendido o jôgo, podem ser incluídos outros termos estudados anteriormente neste volume.
Colunas de ar em vibração
O outro experimento descrito no início dêste capítulo, que envolve os tubos de ensaio, permite perceber que colunas de ar em vibração emitem sons.
Quando você assopra de modo adequado próximo à boca de um tubo de ensaio, o ar que está dentro dele é colocado em vibração. A vibração dêsse ar interno é transmitida ao ar que está fóra do tubo e cria nele ondas sonoras.
Ao realizar o experimento, você deve ter percebido que o som produzido é tanto mais alto (agudo) quanto mais curta é a coluna de ar que está dentro dele, conforme mostra o esquema.
Essa é uma conclusão geral que, como veremos a seguir, é empregada em alguns instrumentos musicais: quanto menor a coluna de ar vibrando, mais alto (agudo) é o som produzido.
Instrumentos musicais de sopro
Flauta, saxofone, clarineta, trombone, tuba e oboé são exemplos de instrumentos de sopro, em que o ar interno é colocado em vibração por meio do assopro do músico.
O músico pode variar o comprimento da coluna de ar que vibra dentro do instrumento e, com isso, consegue produzir os sons das diferentes notas musicais.
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Combate ao bullying
Como sempre, esteja atento a brincadeiras indevidas ou à utilização, nos papéis, de termos que visem à prática de bulllying com quem terá de adivinhá-los.
Nesse caso, intervenha imediatamente e com firmeza, salientando que esse jôgo (assim como todas as atividades escolares coletivas) proporciona um momento de vivência entre os estudantes no qual, além de ocorrer aprendizagem, são exercitadas habilidades socioemocionais e todos têm a oportunidade de praticar e valorizar a cultura de paz e o convívio cordial.
Instrumentos musicais de percussão
“Percutir” quer dizer “bater fortemente em”.
Os instrumentos de percussão são aqueles em que o músico bate, com as mãos, com baquetas etcétera, colocando em vibração esses instrumentos, que são construídos com pedaços de couro esticado, lâminas de metal, pedaços de madeira, metal ou outros materiais.
Os gongos, sinos, triângulos e pratos são peças de metal que vibram. Nas castanholas, são peças de madeira. Nos bumbos, tambores, tamborins, bongôs e atabaques, são membranas de couro esticado.
Piano e órgão de igreja
E nos pianos e nos órgãos de igreja, o que é que vibra para emitir o som?
Esses dois instrumentos musicais têm um teclado, por meio do qual o músico produz o som das diversas notas musicais. Embora apresentem essa semelhança, pianos e órgãos de igreja têm diferentes princípios de funcionamento.
Dentro dos pianos existem, para cada tecla, uma corda de tamanho característico convenientemente esticada e um pequeno martelo. Quando uma determinada tecla é pressionada, o martelo ligado a ela bate na corda correspondente e a faz vibrar. Portanto, um piano produz notas musicais por meio da vibração de cordas esticadas.
Já os órgãos de igreja não têm cordas. Eles apresentam uma série de tubos com comprimentos diferentes, dentro dos quais um motor especial pode “assoprar” ar. Cada tubo corresponde a uma tecla. Ao apertar certa tecla, o músico faz o ar ser direcionado para o tubo correspondente. Esse “assopro” faz o ar vibrar dentro do tubo (como numa flauta) e emite a nota correspondente ao comprimento daquele tubo. Portanto, trata-se de um exemplo de instrumento musical baseado na vibração de colunas de ar.
ATIVIDADE
Tema para pesquisa
Existe alguma regra para dispor os instrumentos musicais no palco quando uma orquestra vai fazer uma apresentação?
A critério do professor, pode-se assistir (com caráter de visita guiada) a uma apresentação de orquestra.
O professor orientará previamente as equipes sôbre como proceder (antes, durante e depois).
Para uma atividade segura e proveitosa, siga as recomendações!
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Visita guiada
sôbre a atividade do boxe Tema para pesquisa do item 3, veja, na parte inicial deste Manual do professor, na seção Aprofundamento ao professor, o texto intitulado “Orquestras”.
Esse mesmo boxe, além da pesquisa, propõe assistir a uma apresentação de orquestra (com caráter de visita guiada). Estruture a atividade conforme recomendado no item Visitas guiadas, da parte inicial dêste Manual do professor, de acôrdo com as peculiaridades da apresentação que será assistida e do local em que ocorrerá.
Discuta previamente com os estudantes quais são os objetivos e inclua perguntas que direcionem as observações dos estudantes. Exemplos: A disposição dos instrumentos musicais no palco está de acôrdo com o que foi pesquisado? O que você pode observar na estrutura do local em que ocorre a apresentação, como no teto e nas paredes? Quais dos instrumentos envolvidos na apresentação mais chamaram sua atenção? São de sopro, corda ou percussão? Como se chamam? Qual é a origem e a história dêsses instrumentos?
Interdisciplinaridade
A atividade referente à apresentação da orquestra pode ser desenvolvida de modo interdisciplinar com Arte (quem é o autor da composição e em que época) e com História (por exemplo, em que contexto histórico viveu o compositor, a que parte da sociedade se dirigia sua música, que movimentos artísticos existiam na época).
Se considerar oportuno, inclua a solicitação de uma pesquisa sôbre a “história da escala de notas musicais”, que pode ser desenvolvida interdisciplinarmente com Matemática, já que existe uma relação matemática entre as frequências dos sons, em cada oitava e entre as oitavas.
Caso não exista a possibilidade de assistir a uma apresentação ao vivo de uma orquestra, uma opção é assistir a uma apresentação gravada, pois existem ótimos vídeos na internet que viabilizam essa atividade. Assista-os com os estudantes e desenvolva o restante da atividade conforme sugerido.
Como sugestão, indicamos os concertos da Orquestra Filarmônica de Minas Gerais. Disponíveis em: https://oeds.link/zy4O81. Acesso em: 28 julho 2022.
De ôlho na Bê êne cê cê!
O boxe Tema para pesquisa do item 3 favorece o desenvolvimento da competência geral 1, pois estimula valorizar e utilizar os conhecimentos historicamente construídos sôbre o mundo físico, social e cultural para entender e explicar a realidade, e da competência geral 3, pois incentiva os estudantes a valorizar e fruir as diversas manifestações artísticas e culturais, das locais às mundiais.
Atividades
Após trabalhar o item 3, proponha os exercícios 5 a 7 do Use o que aprendeu e as atividades 1 a 3 do Explore diferentes linguagens.
4. Velocidade do som no ar
Você já percebeu que, durante uma tempestade, é comum vermos o clarão de um raio e, só depois de algum tempo, ouvirmos o barulho do trovão? Por que isso acontece?
Quando um raio cai, o clarão e o ruído são produzidos simultaneamente. Essa luz e esse som irão se propagar em todas as direções e, por isso, alguém que esteja a certa distância poderá ver o raio e ouvir o trovão. Acontece que a velocidade com que a luz se propaga é espantosamente alta: em um segundo ela percorre 300 mil quilômetros. Podemos afirmar que, para efeitos práticos, o clarão de um raio é visto quase no mesmo instante em que o raio cai, ainda que a pessoa esteja a vários quilômetros de distância.
Já o som se propaga muito mais devagar que a luz. Sua velocidade no ar é de cêrca de 343 metros a cada segundo. Em outras palavras, o som percorre cêrca de um terço de quilômetro em um segundo. Por causa disso, o som do trovão chega algum tempo depois do clarão do raio.
A que distância caiu o raio?
Existe um método que permite descobrir aproximadamente a que distância caiu um raio. Basta usar um relógio para marcar quantos segundos demora para se ouvir o barulho de um trovão a partir do momento em que o clarão é visto. Divida esse número por 3. O resultado é a distância, em quilômetros, de onde caiu o raio até o local onde você está.
Vamos supor que, após o clarão de um relâmpago, leve 6 segundos para se ouvir o trovão. Dividindo 6 por 3, obtemos 2 como resultado. Assim, o raio caiu a 2 quilômetros.
Qual é a explicação para esse método? Dividir um número por 3 é o mesmo que multiplicá-lo por 1/3. Veja o exemplo:
A explicação para o método é que, a cada segundo, o som do raio percorre, aproximadamente, 1/3 de quilômetro. No exemplo dado, em 6 segundos o som percorrerá 6 vezes 1/3 de quilômetro, ou seja, 2 quilômetros. Essa é, portanto, a distância aproximada entre o local onde caiu o raio e o local onde você está (veja o esquema).
Fonte: iãng, D.; , S. Cutnell & Johnson Physics. décima primeira edição Hoboken: John Wiley, 2018. página 445.
Respostas e comentários
Item 4
Se achar adequado, para trabalhar o conteúdo relativo à velocidade do som no ar, proponha à turma a realização de uma sala de aula invertida, uma estratégia metodológica ativa.
Inicie a aula pedindo aos estudantes que, individualmente, façam a leitura do texto. Em seguida, convide dois estudantes para explanar para a turma o que entenderam sôbre o tema. Oriente os demais estudantes ouvintes para que, com respeito, prestem atenção às explicações.
Ao final, reserve um tempo da aula para esclarecimento de eventuais dúvidas.
De ôlho na Bê êne cê cê!
Os itens 4 a 7 retomam a oportunidade de desenvolver a competência específica 3, já mencionada anteriormente neste capítulo do Manual do professor. O item 5 contribui também para continuar o desenvolvimento da competência específica 2, e o item 6 vai ao encontro da competência geral 3.
Motivação
Objetivo
Perceber distorções no som quando ele chega às orelhas propagando-se por sólidos.
Você vai precisar de:
- duas colheres (de sopa) de metal
- barbante de 1 metro
- alguém para ajudá-lo
Procedimento
- Amarre o cabo de uma colhêr no meio do barbante. Enrole cada uma das extremidades do barbante nos seus dedos indicadores. Deixe a colhêr pendurada na sua frente, como mostra a figura A, e peça que a pessoa bata com outra colhêr na que está pendurada. Ouça bem o som produzido.
- Tape suas orelhas com a ponta dos dedos indicadores e deixe a colhêr pendurada na sua frente. Peça que a pessoa bata novamente na colhêr, como mostra a figura B. Ouça o som e compare com o que você ouviu no item 1. São iguais ou diferentes? Por quê?
Desenvolvimento do tema
5. O som não se propaga apenas no ar
Objetos em vibração produzem ondas sonoras, que se propagam no ar e em quaisquer outros materiais, como água, barbante, osso, aço, madeira, alumínio etcétera
O experimento anterior ilustra essa situação. No item 1, as ondas sonoras produzidas pela colhêr em vibração se propagam pelo ar até suas orelhas. No item 2, as ondas sonoras provenientes da colhêr chegam às suas orelhas por meio do barbante e dos dedos indicadores.
Outra conclusão do experimento é que o som proveniente de uma mesma fonte é percebido por nós de modo diferente quando chega à nossa orelha propagando-se por materiais diferentes. Quando é ouvido por meio do barbante e dos dedos, o barulho da vibração da colhêr se parece com o de um sino badalando.
De modo geral, podemos dizer que, ao se propagar por diferentes materiais, o som é percebido por nós com alterações de intensidade e de timbre. Você já ouviu a sua própria voz gravada? Percebeu como ela parece diferente? Quando você fala, o som da sua voz chega às suas orelhas não apenas pelo ar, mas também por meio do seu corpo, principalmente de seus ossos, que são sólidos.
Respostas e comentários
Motivação
O experimento da seção Motivação que antecede o item 5 possibilita aos estudantes a compreensão de por que nossa própria voz parece ser diferente em uma gravação, mas a dos outros não.
Também permite que entendam a razão pela qual os sons parecem diferentes quando ouvidos por alguém submerso em uma piscina.
O questionamento proposto no final do item 2 do procedimento estimula os estudantes a desenvolver a capacidade de argumentar em textos orais.
Durante o compartilhamento das respostas, questione as ideias apresentadas, de fórma que os estudantes usem argumentos plausíveis para explicar a diferença da percepção do som com as orelhas tapadas e com as orelhas destapadas.
Esteja atento para que todos os estudantes possam participar da discussão sôbre a atividade, com equidade de oportunidades de manifestação.
Item 5
Após desenvolver o item 5 conforme o livro do estudante, proponha à turma explicar por que, em alguns desenhos animados, certos personagens colocam a orelha no chão para verificar se estão sendo perseguidos.
Na resposta, os estudantes devem considerar que no solo (meio sólido), as ondas sonoras se propagam com maior velocidade que no ar, tornando possível perceber que os perseguidores se aproximam, ainda que distantes.
Esse tipo de atividade permite desenvolver nos estudantes a capacidade de inferir, em textos orais, a partir dos conhecimentos científicos.
Ao ouvir sua voz gravada, por outro lado, você escuta o som que vem do alto-falante e que se propaga até você exclusivamente por meio do ar. Por isso sua voz parece diferente. Na verdade, as outras pessoas conhecem a sua voz do mesmo jeito que ela sai na gravação.
A velocidade do som depende do material
Um outro fator que muda quando o som se propaga em diferentes materiais é a sua velocidade. Nos líquidos o som se propaga mais rápido que no ar, e nos sólidos, ainda mais rápido que nos líquidos.
|
Material no qual o som se propaga |
Velocidade aproximada do som, em metro por segundo, a 20 °C |
|---|---|
|
Ar |
343 |
|
Água pura |
1.493 |
|
Água do mar |
1.533 |
|
Ferro |
5.950 |
|
Alumínio |
6.420 |
Fonte: Physics for scientists and engineers; with Modern Physics. décima edição Boston: Cengage, 2019. página 433.
6. Reflexão e absorção do som. Eco
Quando as ondas sonoras que se propagam no ar encontram um anteparo, como uma parede, parte do som pode ser absorvida por esse anteparo e parte pode ser refletida.
A ideia de que o som pode ser refletido ou absorvido por uma superfície é aproveitada nos teatros, principalmente naqueles projetados para concertos de orquestras. No teto dêsses teatros há, normalmente, vários anteparos irregulares que servem para refletir o som em todas as direções e permitir que todos os ouvintes possam apreciar a música (veja o esquema). Já as paredes, o chão e as poltronas dêsses teatros são, geralmente, revestidos por carpete. O carpete absorve o som e impede-o de refletir outras vezes, o que prejudicaria a acústica do ambiente.
Fonte: , V. J.; , D. J. Inquiry into Physics. oitava edição Boston: Cengage, 2018. página 239.
Respostas e comentários
Atividades
Após trabalhar em sala o item 5, o momento é oportuno para as questões 8 a 10 do Use o que aprendeu e a atividade 4 do Explore diferentes linguagens.
Item 6
sôbre a absorção e a reflexão do som, aproveite as observações feitas na atividade em que se sugeriu assistir a uma apresentação de orquestra. Utilize também o esquema dos refletores no teto que está no livro do estudante.
Para trabalhar o eco, utilize a outra esquematização do item 6. Se houver condições, pode-se construir um tubo de eco no pátio da escola para que os estudantes das diversas turmas possam testá-lo. A montagem consiste em um tubo de pê vê cê com 20 métros de comprimento e 20 centímetros de diâmetro, disposto horizontalmente em linha reta, com uma das extremidades fechada com tampão de pê vê cê colado. (Se necessário, peça a ajuda de um encanador para colar o tampão e para emendar os tubos até 20 métros.) Um grito dado na extremidade aberta do tubo produzirá um eco que poderá ser ouvido nessa mesma extremidade.
Quando o som refletido chega imediatamente após o som direto, o cérebro não consegue distinguir ambos e tem-se a impressão de que é um único som “comprido”.
Porém, quando o som refletido chega suficientemente atrasado para ser diferenciado do som direto pelo cérebro, então temos um eco. Estudos científicos revelaram que o eco só pode ocorrer quando existe uma superfície para refletir o som distante 17 metros, ou mais, do local onde o som é emitido e ouvido diretamente, conforme ilustrado. Se a superfície estiver mais próxima que 17 metros, então o som refletido chega quase junto com o som direto e nosso cérebro não consegue distinguir os dois.
Fonte: bóu, L. êti áli. Smithsonian supersimple Physics; the ultimate bite-size study guide. Londres: Dorling Kindersley, 2021. página 128.
7. Ultrassom e infrassom
O ser humano consegue ouvir os sons com frequências na faixa de 20 rértiz a .20000 rértiz. As ondas com frequência abaixo de 20 rértiz são chamadas de infrassom e não são captadas por nossa orelha. O mesmo acontece com as frequências acima de .20000 rértiz, que correspondem ao que se denomina ultrassom.
Apesar de não conseguirmos escutar o ultrassom, ele é útil ao ser humano. É utilizado, por exemplo, num aparelho denominado sonar. Uma das aplicações dêsse aparelho é na determinação da profundidade marítima. Quando um sonar de navio emite ondas ultrassônicas em direção ao fundo do oceano, elas atingem o fundo e são refletidas de volta. O aparelho capta esse ultrassom em seu retôrno, mede o tempo que levou para ele ir e voltar e, conhecendo a velocidade de propagação do ultrassom na água do mar, calcula a distância a que se encontra o fundo.
Fonte: , A. Physics. quinta edição Nova York: McGraw-Hill, 2020. página 467.
O sonar também é usado para localizar cardumes de peixes, torpedos, submarinos e outros objetos que estejam submersos.
Uma adaptação do sonar permitiu seu uso em Medicina, nos aparelhos para exames por ultrassonografia. Eles emitem ondas de ultrassom para dentro do organismo do paciente. Essas ondas refletem nos órgãos e são captadas, em seu retôrno, pelo aparelho que, baseado nelas, monta uma imagem do interior do organismo num monitor de computador.
Saiba de onde vêm as palavras
A palavra “ultrassom” vem do latim , que significa além de, acima.
A palavra “infrassom” vem do latim , que significa abaixo de.
O termo “sonar” é uma abreviatura do inglês sound navigation ranging, que significa alcance de navegação do som, numa alusão ao percurso de ida e volta do ultrassom emitido pelo aparelho dentro da água.
Respostas e comentários
Aprofundamento ao professor
Veja, na parte inicial dêste Manual do professor, na seção Aprofundamento ao professor, o texto “Reflexão sonora. refôrço, reverberação e eco”.
Atividades
Ao final do item 6, proponha aos estudantes o exercício 11 do Use o que aprendeu.
Noções de pensamento computacional
Ao trabalhar o item 7, se julgar conveniente, proponha uma atividade envolvendo pensamento computacional: elaborar um algoritmo que diferencie som, ultrassom e infrassom e expressá-lo por meio de um fluxograma. (Atividades sôbre algoritmos e fluxogramas já foram propostas nos capítulos 1 e 2. Veja também o texto sôbre pensamento computacional na parte inicial dêste Manual do professor.)
Um exemplo de fluxograma possível é o seguinte:
Protagonismo da mulher
Ao trabalhar o item 7 e falar da técnica da ultrassonografia, chame a atenção para a foto apresentada, explicando como é feito o exame, e aproveite o fato de ser uma médica realizando o exame, na foto, para ressaltar mais uma vez aos estudantes a importância da equidade de oportunidades entre as pessoas e a necessidade da valorização do protagonismo da mulher na sociedade, com atuação em todas as áreas sociais, artísticas, políticas e profissionais.
ATIVIDADE
Amplie o vocabulário!
Hora de debater o significado de cada conceito, redigi-lo com nossas palavras e incluí-lo no nosso blog.
• ultrassom
• infrassom
EM DESTAQUE
Importância do ultrassom para alguns animais
Um sistema natural muito eficiente presente em várias espécies de morcegos permite-lhes desviar de obstáculos em seus voos e obter alimento, por exemplo, capturar mariposas.
Em 1793, o biólogo italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799) realizou experimentos nos quais cegou alguns morcegos e os libertou. Algumas semanas mais tarde, recapturou-os e percebeu que tinham insetos frescos dentro do estômago. Mesmo sem enxergar, esses morcegos conseguiam caçar. No entanto, morcegos que foram propositadamente ensurdecidos não conseguiam caçar e morriam de fome.
No século vinte foi possível explicar isso.Os morcegos usam um sonar natural para localizar insetos. Eles emitem ultrassons que batem nas suas presas e são refletidos de volta. Pelo tempo que leva para o ultrassom retornar, o morcego avalia a que distância está o inseto. O mesmo mecanismo permite aos morcegos em voo desviar de obstáculos tão pequenos como fios de náilon com 1 milímetro de espessura.
Várias espécies de baleias e golfinhos também utilizam ultrassom para se comunicar e para se orientar na navegação pelo oceano.
Elaborado com dados obtidos de: Shipméãn, J. T. êti áli. An introduction to Physical Science. décima quinta edição Boston: Cengage, 2021.
Respostas e comentários
Em destaque
Quando trabalhar em aula a seção Em destaque, fale sôbre a discussão a respeito do bem-estar animal e das controvérsias sôbre experimentos com animais. Explique que, no Brasil, a utilização de animais em experimentos é regida pela Lei Federal nº .11794, de 2008. Essa mesma lei determinou a criação do Conselho Nacional de contrôle de Experimentação Animal, órgão do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações encarregado de normatizar o tema e acatar denúncias. Além disso, diversas instituições têm comitês de bioética que impõem limites aos experimentos com animais.
Atividade
Após a leitura e a interpretação do texto Em destaque “Importância do ultrassom para alguns animais”, proponha aos estudantes a atividade 5 do Explore diferentes linguagens.
De ôlho na Bê êne cê cê!
• ê éfe zero nove cê ih zero sete
“Discutir o papel do avanço tecnológico na aplicação das radiações na medicina diagnóstica (raio X, ultrassom, ressonância nuclear magnética) e no tratamento de doenças (radioterapia, cirurgia ótica a laser, infravermelho, ultravioleta etcétera).”
No capítulo 3, os estudantes aprenderam conceitos referentes a ondas (radiações) eletromagnéticas e já sabem, a esta altura, o que são raios X, raios gama, ondas de rádio, infravermelho e ultravioleta.
Neste capítulo, eles aprendem o que é ultrassom (onda mecânica similar ao som, mas com frequência superior à dele, ou seja, superior a .20000 rértiz) e passam a saber que ele pode ser utilizado na obtenção de imagens internas do organismo sem necessidade de incisão, ou seja, que o exame por ultrassom é uma técnica não invasiva de diagnóstico por imagem, como ilustra a foto do livro do estudante.
O desenvolvimento da habilidade ê éfe zero nove cê ih zero sete se completará na atividade de encerramento da unidade B.
Aprofundamento ao professor
Veja, na parte inicial dêste Manual do professor, na seção Aprofundamento ao professor, o texto intitulado “Como funciona a ultrassonografia com Doppler?”.
Amplie o vocabulário!
Redações possíveis, considerando o nível de compreensão atual dos estudantes:
- ultrassom Ondas similares ao som, mas com frequência superior a 20.000 rértiz, que não são audíveis pelo ser humano. É usado no sonar e nos aparelhos de exame médico por ultrassonografia.
- infrassom Ondas similares ao som, mas com frequência inferior a 20 rértiz, que não são audíveis pelo ser humano.
Organização de ideias
MAPA CONCEITUAL
Atividade
Use o que aprendeu
- Você ouve, de perto e de longe, um mesmo cachorro latindo. Que característica do som muda de uma situação para outra?
- Ao aumentar o volume de um aparelho de som, diz-se, popularmente, que o som fica mais “alto”.
- Por que não está correto usar a palavra “alto” numa frase como essa?
- Como você pode expressar a ideia desejada sem usar a palavra “alto”?
- A figura mostra a frequência de vibração das quatro cordas de um violino afinado.
- Qual é o significado do símbolo rértiz?
- O que significa dizer que uma corda vibra com frequência 660 rértiz?
- Qual das quatro cordas, quando em vibração com as frequências mostradas na figura, emite o som mais baixo? E qual emite o som mais alto?
4. Os cantores costumam ser classificados em baixo, barítono e tenor, e as cantoras, em contralto e soprano.
Respostas e comentários
De ôlho na Bê êne cê cê!
Há oportunidade de prosseguir no desenvolvimento da competência geral 3 nas atividades 4, 5 e 6 da seção Use o que aprendeu e também na seção Seu aprendizado não termina aqui.
Na seção Explore diferentes linguagens, as atividades 1, 2 e 5 auxiliam os estudantes a interpretar e utilizar as linguagens artística, matemática e científica, para se expressar e partilhar informações e ideias em diferentes contextos, favorecendo, assim, o desenvolvimento da competência geral 4.
Respostas do Use o que aprendeu
1. O que muda é a intensidade do som. De perto, o som do latido é mais intenso que de longe.
2. a) Porque fazer um som ficar mais alto é torná‑lo mais agudo, ou seja, com maior frequência.
b) Dizendo, por exemplo, que o som fica mais intenso.
3. a) agá zê é o símbolo da unidade hertz, usada para expressar frequência. Um hertz equivale a uma oscilação (ou vibração) por segundo.
b) Significa que ela vibra seiscentas e sessenta vezes a cada segundo.
c) O som mais baixo (que é mais grave, tem menor frequência) é o da corda que vibra com frequência 196 rértiz. E o som mais alto (que é mais agudo, tem maior frequência) é o da corda que vibra com frequência 660 rértiz.
4. a) Baixo.
b) Soprano.
c) Tenor, contralto e soprano.
As vozes dêsses artistas se encontram nas seguintes faixas de frequência:
- baixo — entre 87 rértiz e 349 rértiz
- barítono — entre 98 rértiz e 392 rértiz
- tenor — entre 131 rértiz e 494 rértiz
- contralto — entre 175 rértiz e 698 rértiz
- soprano — entre 247 rértiz e 1.145 rértiz
Com base nessas informações, responda às perguntas:
- Qual dêsses cinco tipos de artistas consegue emitir as notas mais graves?
- Qual deles consegue emitir as notas mais agudas?
- Quais dos cincos tipos mencionados conseguem emitir, com a voz, uma nota “lá médio”, que tem frequência 440 rértiz?
5. A foto mostra músicos assoprando em longos tubos para emitir sons. Esses instrumentos de sopro são flautas (trompas), típicas da região dos Alpes, na Europa.
- Como esses tubos podem emitir sons?
- O que muda no som emitido por um tubo mais comprido se comparado a um tubo mais curto?
6. Nas baterias de escola de samba há vários instrumentos diferentes. Pesquise exemplos dêsses instrumentos e faça uma lista.
A seguir, classifique-os em instrumentos de corda, de sopro e de percussão. Qual dêsses tipos predomina?
7. Pesquise e responda:
O que é um diapasão e em que ele auxilia na afinação de um instrumento?
- Após ver o clarão de um raio, uma pessoa demorou 9 segundos para ouvir o trovão. A aproximadamente que distância da pessoa caiu esse raio? Explique como você chegou a essa conclusão.
- Observe a figura e responda:
- O rapaz pode ouvir o sino tocando?
- Em caso afirmativo, o som será ouvido de modo igual pelo rapaz e pela moça? Explique.
10. Uma pessoa está praticando mergulho no mar e, acima dela, flutua um pequeno barco no qual está seu ajudante. A 300 metros dêsse local, uma outra pessoa solta um rojão, que produz um barulho muito intenso.
Quem, o mergulhador ou o seu ajudante, escutará o estrondo primeiro? Por quê?
11. Uma festa num salão sem móveis, tapetes e cortinas é muito mais barulhenta do que num salão com móveis, tapetes e cortinas. Explique por quê.
Respostas e comentários
5. a) O assopro faz o ar dentro dos tubos vibrar, e essa vibração produz ondas sonoras.
b) Os tubos mais compridos fornecem som mais baixo (mais grave).
6. A lista pode incluir grande variedade: reco‑reco, chocalho, pandeiro, pratos, surdo, tarol (ou caixa de guerra), repenique, cuíca, tamborim, agogô etcétera dêsses exemplos mencionados, todos são instrumentos de percussão.
7. É um pequeno objeto metálico em fórma de U com uma haste também de metal. Quando é segurado pela haste e o U é percutido (batido) contra um objeto rígido, passa a vibrar com uma frequência bem definida. O som dessa nota musical de frequência definida emitida pelo diapasão é usado como padrão de referência para afinar instrumentos musicais.
8. Dividindo 9 por 3, obtém‑se 3. Então, o raio caiu a 3 quilômetros de distância da pessoa. A explicação é que a cada segundo o som percorre cêrca de um terço de quilômetro. Em 9 segundos, o som do trovão percorre aproximadamente 3 quilômetros.
9. a) Sim, pois o som se propaga na água.
b) Não, porque, quando o som se propaga por diferentes materiais, sofre alteração de intensidade e timbre.
10. O mergulhador escutará o barulho antes que seu ajudante porque a velocidade do som na água do mar (líquido) é maior do que no ar (gás).
11. No salão sem móveis, tapetes ou cortinas, o som é refletido várias vezes pelas paredes antes de ser absorvido. Já num salão com móveis, tapetes e cortinas, os materiais de que são feitos esses objetos absorvem o som mais rapidamente, e a festa é menos barulhenta.
Atividade
Explore diferentes linguagens
A critério do professor, estas atividades poderão ser feitas em grupos.
ESQUEMA
1. O esquema mostra, em vermelho, a faixa de frequência das notas que podem ser conseguidas com os instrumentos de cordas violino, viola, violoncelo e contrabaixo. (Essa viola não é a viola brasileira ou viola caipira, também chamada de viola, instrumento que se assemelha ao violão. É um instrumento que lembra um violino, porém é maior do que ele. A faixa de frequências do piano é mostrada apenas para comparação.)
Analise o esquema e faça o que se pede:
- Qual dêsses instrumentos de cordas emite notas mais agudas?
- Qual dêsses instrumentos de cordas emite notas mais graves?
- Explique a razão de o tamanho dêsses instrumentos influenciar a faixa de frequência das notas.
Fonte: uólquer, J. Halliday & Resnick Fundamentals of Physics. décima edição reeditada e estendida. Hoboken: John Wiley, 2018. página 495.
2. O esquema mostra, em vermelho, a faixa de frequência das notas de diferentes tipos de saxofone. (A faixa de frequências do piano é mostrada apenas para comparação.)
Analise o esquema e responda:
- As notas mais altas são emitidas por qual dêsses instrumentos de sopro?
- As notas mais baixas são emitidas por qual dêsses instrumentos de sopro?
- Por que o tamanho dêsses instrumentos influencia a altura do som?
Fonte: uólquer, J. Halliday & Resnick Fundamentals of Physics. décima edição reeditada e estendida. Hoboken: John Wiley, 2018. página 495.
Respostas e comentários
tê cê tê Ciência e Tecnologia
O tê cê tê Ciência e Tecnologia, já abordado anteriormente neste capítulo, é retomado nas atividades 1 e 2 da seção Explore diferentes linguagens.
Respostas do Explore diferentes linguagens
1. a) O violino.
b) O contrabaixo.
c) Cordas mais longas tendem a emitir notas mais graves. Cordas mais curtas tendem a emitir notas mais agudas.
2. a) O saxofone soprano.
b) O saxofone baixo.
c) Colunas de ar mais longas em vibração tendem a emitir notas mais baixas (graves), e colunas mais curtas tendem a emitir notas mais altas (agudas).
RELATO DE EXPERIMENTO
3. Você pega um elástico de prender cédulas, estica-o como mostra a figura A, e coloca-o em vibração para produzir um som. O que aconteceria com o som produzido se o elástico estivesse mais esticado? (Faça o experimento para verificar sua resposta!)
4. Prenda um elástico ao redor de um copo de plástico duro, como mostra a figura B. Faça o elástico vibrar e ouça com atenção o som produzido. Encoste o fundo do copo numa das orelhas e faça vibrar novamente o elástico, como mostra a figura C. Você percebe alguma diferença no som que ouve de uma situação para outra? Em caso afirmativo, que explicação você pode dar?
GRÁFICO
5. O gráfico de barras mostra a faixa de frequência que alguns animais conseguem ouvir.
Faixa de frequências sonoras que alguns animais ouvem
Fonte dos dados referentes aos animais: , G. M. How well do dogs and other animals hear Louisiana State University. Disponível em: https://oeds.link/664Lb9. Acesso em: 19 abril 2022.
Considerando esses animais, responda às perguntas.
- Qual dêsses animais tem a faixa de audição mais estreita?
- Quais dêsses animais conseguem ouvir ultrassom?
- Qual dêsses animais ouve sons mais graves (isto é, de menor frequência)?
- Para que os morcegos utilizam o ultrassom?
- A faixa de 20.000 rértiz a 60.000 rértiz é audível pelas mariposas. Pensando em termos de adaptação e sobrevivência, qual é a vantagem de as mariposas ouvirem nessa faixa?
Seu aprendizado não termina aqui
Procure saber mais sôbre os instrumentos musicais que mais lhe chamam a atenção. Pesquise onde e quando foram inventados, que mudanças sofreram ao longo do tempo, qual é o princípio de funcionamento e qual é a importância cultural de cada um.
Respostas e comentários
3. Espera‑se que o elástico mais esticado (mais tensionado) emita um som mais alto (mais agudo) do que quando está menos esticado.
4. Espera‑se que haja diferença no som. No primeiro caso, o som chega até a orelha pelo ar. No segundo caso, ele chega propagando‑se pelo plástico do copo, um material sólido. Ao propagar‑se por diferentes materiais, as ondas sonoras sofrem modificações e, assim, percebemos o som de modos diferentes nos dois casos.
5. a) Galinha.
b) Cachorro, coelho, gato, morcego e rato.
c) Elefante.
d) Utilizam, por exemplo, para detectar suas presas e para desviar de objetos durante o voo, mesmo em locais totalmente escuros.
e) Uma das vantagens é poderem perceber a presença de morcegos para fugir deles e aumentar, assim, a chance de sobrevivência.
Seu aprendizado não termina aqui
A sugestão apresentada ajuda a reforçar que a construção do conhecimento é contínua e dinâmica, passando por constante aperfeiçoamento.
Também permite destacar que as aplicações dos princípios científicos envolvem aspectos culturais e históricos.