Conteúdos
Altura dos Sons: Sons Graves e Sons Agudos
Objetivos
Estudar uma das características dons sons que percebemos devido a sua altura, intensidade e timbre;
Promover a compreensão de como um mesmo instrumento pode produzir sons de diferentes alturas.
1ª Etapa: Como percebemos os sons? Qualidades fisiológicas
O trabalho deve se iniciar após uma aula introdutória sobre ondas. Os alunos já devem estar familiarizados com os conceitos de frequência, amplitude e velocidade de propagação de ondas mecânicas. Nesta etapa os alunos devem ser expostos a sons de diferentes frequências (graves e agudas), amplitudes (volume) e timbres. O professor pode escolher músicas ou então pedir que os alunos levem instrumentos musicais para a aula.
Uma mesma música deve ser tocada com amplitudes diferentes, de modo que a intensidade sonora (volume) se altere. Depois, uma menina de voz aguda e um garoto de voz mais grave devem cantar a mesma música em tons diferentes. Outra comparação possível pode ser feita tocando-se a mesma sequência de notas musicais com diferentes instrumentos – o violão e o cavaquinho, por exemplo.
A ideia é que os alunos percebam que seus aparelhos auditivos diferenciam esses sons. Mesmo de olhos fechados eles perceberão quando houver mudança na intensidade sonora, na altura e no timbre relacionados respectivamente ao volume, à frequência (grave/agudo) e ao instrumento.
Nesse momento é importante a intervenção do professor em relação aos conceitos e nomenclaturas adequadas. No fechamento, em grupos, os alunos devem construir um mapa conceitual sobre as qualidades fisiológicas do som – intensidade, altura e timbre. Não há um modelo fechado de mapa, mas eles devem ser construídos com precisão conceitual.
2ª Etapa: Variando a altura e a intensidade sonora
Por meio da simulação http://phet.colorado.edu/en/simulation/sound:
• os alunos devem variar primeiramente a altura (frequência) do som produzido e observar o formato das frentes de onda. Devem ainda explicar porque a distância entre as linhas da frente de onda se altera. Ao aumentar a frequência, o som se torna mais agudo e as cristas das ondas sonoras (linhas das frentes de onda) se aproximam. Essa aproximação indica uma diminuição do comprimento de onda e consequentemente um aumento da frequência. Também devem testar o contrário, diminuindo a frequência o que acarretará um aumento do comprimento de onda.
• Os alunos devem variar a intensidade (volume) e observar o que acontece com a frequência (altura). Eles perceberão que, ao se variar a intensidade, a altura (frequência) permanece a mesma, assim como a distância entre as cristas na frente de onda, ou seja, ou comprimento de onda também não se altera. A variação da intensidade sonora é representada na simulação pela cor da linha que representa a crista da onda: quanto mais escura a linha, mais intensa é a onda. A intensidade está relacionada à amplitude da onda. No caso das ondas sonoras, a amplitude tem a ver com a variação local de pressão.
Para finalizar os alunos devem estabelecer (ou restabelecer caso já tenham conhecimento sobre o assunto) a relação entre frequência f, comprimento de onda ? e velocidade de propagação v. Também devem perceber que a intensidade sonora não depende da frequência. Como fechamento, eles devem transitar entre as diferentes linguagens: da linguagem visual da simulação devem estabelecer uma relação causa-efeito oralmente e então escrever tal relação matematicamente (v=?.f).
Materiais Relacionados
É muito comum que haja confusão entre os conceitos de altura e intensidade sonora. Enquanto a altura está relacionada à frequência do som – sons altos são agudos e sons baixos são graves – a intensidade sonora está relacionada ao “volume”. A confusão se deve à maneira com que falamos no dia-a-dia: quando dizemos “Abaixa o som!” normalmente nos referimos à intensidade, e não à altura (frequência). No entanto, cientificamente falando, abaixar o som significa torna-lo mais grave.
Reveja conceitos sobre ondas sonoras e qualidades fisiológicas dos sons:
• Site do Grupo de Ensino de Física – UFSM principalmente os itens ondas sonoras e qualidades fisiológicas do som.
• Três características diferem os sinais sonoros
• Ondas sonoras
Use a simulação disponível aqui. Nela é possível variar tanto a frequência quanto a amplitude da onda sonora.
Selecione músicas ou peça para os alunos levarem instrumentos musicais
Baixar o programa c-map tool disponível aqui, para a construção de mapas conceituais.