Jesus Cardoso Brabo
A sequência didática ora exibida aborda fenômenos e os respectivos conceitos científicos que descrevem e explicam o comportamento das ondas sonoras. Apresenta alguns experimentos sobre propagação e medição de intensidade sonora e usa vídeos curtos para para estimular os alunos refletirem sobre o assunto, experimentar na prática os efeitos sonoros estudados e, mediante o uso de uma aplicativo de Smartphone, envolve os alunos no levantamento e comparação de dados a respeito dos níveis de intensidade do sonora em diferentes ambientes.
Habilidade BNCC: (EF03CI01) Produzir diferentes sons a partir da vibração de variados objetos e identificar variáveis que influem nesse fenômeno.
Apresentando o assunto e estimulando o interesse
Anunciar a que a aula abordará o tema som e fazer perguntas: você sabe o que é o som? como se mede o som? como conseguimos ouvir os sons? Os cachorros escutam melhor do que a gente? Por que?
Anote na lousa essas perguntas e outras dúvidas que alguns alunos possam sugerir sobre o assunto.
Escreva na lousa as seguintes palavras: onda, vibração, graves, agudos, frequência, timbre, ouvido, infrassons, ultrassons, cães, velocidade, material, água, Decibéis, auditivo e tímpano.
Em seguida distribua o teste Cloze aos alunos e diga que terão 10 minutos para tentar completar corretamente as lacunas com as palavras escritas na lousa. Diga a eles que é apenas uma sondagem de conhecimentos e que não valerá nota. Eles podem errar e deixar lacunas em branco. Avise que poderão corrigir o teste após o término das atividades e, ao final do tempo estipulado, recolha os testes.
Analisando informações para responder perguntas
Anuncie aos alunos que será exibido um vídeo de 8 minutos e que eles devem tentar encontrar quais as perguntas da lousa podem ser respondidas com as informações veiculadas nele. Exiba o vídeo: https://youtu.be/gGlzRZLmXrw.
Após a exibição, pergunte a turma quais as perguntas da lousa podem ser respondidas e, com ajuda dos alunos, escreva a resposta daquelas que eles conseguirem encontrar.
Diga que a seguir serão estudados com um pouco mais de detalhe algumas afirmações apresentadas no vídeo.
Propagação do som
“O som precisa de um meio material para se propagar”
Pergunte: qual é o meio material que nos permite ouvir sons? (apresente dicas para fazê-los perceber que tal meio é o ar).
Diga: e se tirássemos o ar de um recipiente que contivesse algo fazendo barulho (um celular tocando música, por exemplo), o que aconteceria? Deixe que façam suposições e
Mostre (ou se for o caso, monte com os alunos) e uma câmara de vácuo, mostrando cada um de seus componentes e sua função (câmara, bomba, válvula etc.). Para testar a câmara pegue uma balão com um pouco de ar, coloque na câmara e pergunte o que irá acontecer com o balão e por quê? Explique aos alunos que as previsões + explicações são chamadas de hipóteses e que na ciência hipóteses tem que se postas à prova.
Após permitir que alguns alunos apresentem suas hipóteses, faça o teste do balão e explique que quando a pressão externa diminui o ar que está no interior do balão tende a expandi-lo. Mostre que como os resultados do experimento refutam certas hipóteses mencionadas pelos alunos, mas que isso também é importante para o progresso científico.
Perguntem se alunos se eles querem testar outras coisas na câmara de vácuo e teste, quando possível.
Agora anuncie que vai colocar um celular tocando uma música e ligar a câmara de vácuo (ou fará um ligação para o referido quando tiver retirado o ar da câmara). Novamente diga aos alunos que façam suas previsões e explicações sobre o que vai acontecer.
Realize o experimento e explique que intensidade do som diminui justamente por que há poucas moléculas de ar vibrando, o que dificulta a propagação do som.
Intensidade do som
“A intensidade do som é medida em Decibeis”
Baixe um bom aplicativo de medição sonora para um bom smartphone (recomendamos o Decibelímetro medidor SPL da KTW app) e explique os alunos com como ele funciona, ou seja, usa o microfone do aparelho do celular para registrar e medir a intensidade das ondas sonoras espalhadas no ambiente.
Em seguida, diga aos alunos que imaginem ambientes e tentem colocá-los em ordem de intensidade sonora, dos menos barulhentos para o mais barulhento. Dê a eles o smartphone com o app instalado e diga para fazerem as medidas. Não esqueça de dizer a eles para estipular o tempo para para a medida em cada ambiente. Eles podem inclusive, fazer gráficos com os dados coletados para expressar as medidas e fazer comparações entre elas.
Ao final podem comparar a escala prevista por eles no inicio da tarefa com a escala de barulhos de ambientes medida com o decibelímetro e também podem comparar com os níveis de barulho da sala de aula em diferentes circunstâncias (professora falando, alunos conversando, alunos fazendo prova etc.).
Também é possível fazer os alunos comparem os valores obtidos nos diversos ambientes com um tabela de níveis de ruído para enquadrar quais ambientes possuem conforto acústico e quais se enquadrariam em ambientes com poluição sonora e riscos à saúde auditiva.
Frequência (altura) sonora
“O ouvido humano só consegue perceber certas frequências”
Use o vídeo do manual do mundo “teste de audição” (https://youtu.be/uoxtAXN2tnI) e diga para que os alunos levantem as mãos assim que pararem de ouvir os sons do vídeo. Reforce o que é dito no vídeo, dizendo que vozes também diferenciam-se pela frequência de vibração, cantores de voz grave são chamados de tenores na e dos de voz agudo barítono. As cantoras de voz aguda são chamadas de sopranos e de voz grave contraltos. Boas caixas de som, além do controle de intensidade (volume) tem controle de graves e agudos (se tiver um caixa desse tipo, ilustre).
Velocidade do som
“A velocidade do som no ar é de 342 m/s e na água é de 1500 m/s”
Desafie os alunos a propor um teste imaginário para verificar empiricamente essa afirmação. Diga para listarem os materiais e equipamentos que seriam usados e escreverem o passo a passo do experimentos. Após dar uns 15 minutos para escreverem suas ideias, pedir para que apresentem suas ideias e questione eventuais problemas com as propostas (falta sincronização, sensibilidade do equipamento, distância pequena, etc.)
Finalmente apresente a história de como foi medida pela primeira vez a velocidade do som (ver texto “História da medição da velocidade do som”, apêndice 2).
Alternativamente é possível pedir para os alunos ilustrarem as passagens do texto sobre a história da medição do som. Isso poderá ser bem estimulante para alguns alunos e ajudará a todos a fixar melhor alguns conceitos e praticar a leitura, interpretação de texto e sua criatividade.
Após finalizar a aula volte às questões da lousa e, com ajuda dos alunos, tente responder e explicar as questões que ainda ficaram pendentes. Diga que todos, inclusive você, podem pesquisar as respostas para as questões que ficaram pendentes e trazer as respostas nas aulas seguintes.
Avaliação
Distribua novamente o teste Cloze para os respectivos alunos e avise que agora o teste valerá ponto (ou não). Diga que devem preencher o teste com uma caneta de cor diferente da primeira vez para que você possa verificar o que foi aprendido em aula, preenchendo lacunas em branco e riscando palavras que eventualmente foram escritas em lacunas erradas.
O professor pode agendar a apresentação da ilustração da história da mediação de velocidade do som e usar as produções escritas para analisar a compreensão dos estudantes a respeitos do conceitos estudados em aula.
Apêndices
Apêndice 1
Teste Cloze sobre fenômenos sonoros
O som é uma _______________ do tipo mecânica, pois precisa de um meio para propagar-se, e é tridimensional, já que pode ser percebida em todas as direções.
A frequência de _______________ das ondas sonoras determina se um som é mais grave ou agudo. Sons mais _______________ possuem frequências de vibrações menores que sons _______________. A frequência ou intensidade sonora é media em Hertz, que expressa o número de vibrações por segundo. As notas musicais se diferenciam umas das outras justamente pela _______________ sonora de cada uma delas. Podemos diferenciar o som de distintos instrumentos musicais por uma característica sonora denominada _______________. Por exemplo, a mesma nota musical tocada em um piano e em uma flauta possui diferentes timbres.
O _______________ humano pode perceber sons apenas dentro de certo intervalo de frequências, que vai de, no mínimo, 20 Hz até o máximo de 20.000 Hz. Os sons abaixo do mínimo audível são denominados de _______________ e aqueles acima do máximo audível pelo ser humano são denominados de _______________. Algumas frequências inaudíveis para nós podem ser ouvidas por alguns animais, como os _______________.
A velocidade de propagação do som no ar é de 342 m/s. Ou seja uma onda demora um segundo para se deslocar por 342 metros no ar atmosférico. Mas a velocidade de propagação varia de acordo com o tipo de _______________. Por exemplo, na água a velocidade do som é de aproximadamente 1500 m/s.
O nível de barulho ou, cientificamente falando, intensidade sonora é medido em _______________. Ambientes com níveis de intensidade sonora abaixo de 50 Decibéis são agradáveis para o ouvido humano. Ambiente com nível intensidade sonora acima 50 Decibéis geralmente causam certo incômodo para nossos ouvidos. Ambientes com barulho acima de 120 decibéis são considerados perigosos para saúde do sistema _______________ humano e podem machucar o _______________ e causar surdez.
Apêndice 2
História da medição da velocidade do som*
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Jean-Baptiste Biot e Félix Savart, dois caras muito inteligentes da França, foram os primeiros a descobrir como medir a velocidade do som. Eles fizeram isso lá no distante ano de 1829.
Pagina 2
Eles tinham uma ideia maluca: usar um canhão! Sim, um canhão de salvas. Eles disparavam esse canhão em lugares diferentes e ficavam atentos ao tempo que levava para o som chegar até eles.
Página 3
Então, eles observaram a explosão do canhão e esperaram pelo barulho. Em cada local, eles mediram o tempo que demorava para o som chegar até eles.
Eles perceberam que, à medida que aumentavam a distância entre eles e o canhão, o som demorava mais para chegar. Com base nessa diferença de tempo, eles podiam calcular a velocidade do som.
Página 4
Foi assim que eles descobriram que o som se propaga a uma velocidade específica, que eles chamaram de “velocidade do som”. Essa descoberta foi muito importante, porque ajudou a entender melhor como o som se comporta e se propaga pelo ar.
Página 5
Hoje em dia, sabemos que a velocidade do som é de aproximadamente 343 metros por segundo ao nível do mar. Mas devemos agradecer a Biot e Savart por terem sido os pioneiros em medir isso de forma tão engenhosa, usando um canhão e sua inteligência brilhante!
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* Texto gerado pelo chatgpt (chat.openai.com), mediante a pergunta: Escreva um texto em linguagem cotidiana descrevendo o processo de determinação da velocidade do som por Jean-Baptiste Biot e o matemático francês Félix Savart.
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