Identificar os sons como ondas que se propagam.

Identificar como ocorre a propagação do som.

Compreender o que é o eco.  

Relacionar o eco com o som.

Reconhecer a ecolocalização como uma das estratégias de sobrevivência de alguns animais.

Desenvolver a leitura de textos científicos relacionados com o assunto e sua interpretação.

4 horas/aula

Os alunos deverão conhecer os conceitos relativos ao ar (possui massa e ocupa espaço).

Introdução: uma abordagem para o professor 

Velocidade do som, eco e limites de audibilidade 

O som é responsável pela forma de comunicação mais eficiente que conhecemos e ele se comporta como uma onda.

As ondas possuem uma propriedade muito conhecida: elas são capazes de transportar energia sem transportar matéria. Em outras palavras, em sua propagação, as ondas transportam energia sem carregar os objetos por onde passam.

Observe que, ao recebermos uma informação de origem sonora (e isso ocorre de maneira constante no nosso dia-a-dia), nós não somos empurrados na direção de propagação da onda. Simplesmente sentimos a energia sonora ressoar nos nossos tímpanos.

As ondas sonoras são originadas por vibrações no meio material em que elas vão se propagar. Na maioria dos casos, esse meio é o ar.

Tomemos como exemplo uma corda de violão que é posta para vibrar. Essa vibração é transmitida para as moléculas de ar que estão ao redor da corda, que por sua vez passam a vibrar. A vibração dessas moléculas é transmitida para as moléculas vizinhas, que por sua vez também passam a se propagar para outras moléculas vizinhas, e assim sucessivamente. Essa propagação ocorre em todas as direções. Por esse motivo a onda sonora é classificada como onda esférica.

Ondas longitudinais

Ao estudarmos ondulatória, ficamos sabendo que as ondas podem se propagar de maneira longitudinal, transversal ou mista. Nos meios fluidos, ou seja, em gases e líquidos, as ondas se propagam de forma longitudinal. Isso quer dizer que o som, ao se propagar, vibra as moléculas de ar na mesma direção da propagação.   

Para a visualização desse fenômeno, podemos imaginar uma mola em cuja extremidade se faz uma compressão. Essa compressão irá se propagar por toda a mola, fazendo com que ela vibre na mesma direção de propagação do pulso.

Meios de propagação e velocidade do som

O som é uma onda mecânica, e por isso não pode se propagar no vácuo. Ou seja, a propagação do som ocorre somente nos meios materiais.

No nosso cotidiano é mais comum presenciar o som se propagando no ar, mas nada impede que existam ondas sonoras nos líquidos e nos sólidos. Aliás, o ar não é um bom meio de propagação do som. Apesar de fazer com que o som se desloque a uma velocidade relativamente alta de aproximadamente 340 m/s, os líquidos permitem que as ondas se propaguem ainda mais rápido. Podemos perceber isso quando colocamos a cabeça dentro da água e ouvimos o ruído do motor de um barco com extrema nitidez. Na água, o som se propaga com uma velocidade de aproximadamente 1450 m/s.

Os sólidos também são meios de propagação eficientes. Cabe salientar que nesses meios, além da propagação longitudinal, responsável pela sensação auditiva, existe também um componente transversal de propagação sonora. Nos sólidos, o som se propaga de maneira mais veloz do que nos líquidos. Para se ter uma idéia, a velocidade do som no ferro é de aproximadamente 5130 m/s.

Limites de audibilidade

O som é produzido por corpos que vibram, mas nem toda vibração é capaz de gerar um som que vá excitar o nosso tímpano. Para que tenhamos a sensação auditiva é necessário que a onda sonora esteja numa faixa de freqüência bem definida. Para o ouvido humano, essa faixa de freqüência vai de 20 Hz a 20000 Hz. Fora desses limites, o ouvido humano não é capaz de perceber a onda como som. Abaixo de 20 Hz, as ondas são conhecidas como infra-sons e acima de 20000 Hz elas são conhecidas como ultra-sons. Existem diversos animais que são capazes de perceber sons acima de 20000 Hz. Os cães, por exemplo, conseguem captar freqüências de 50000 Hz. Temos também como exemplo os morcegos e os golfinhos.

O eco

Como é uma onda, o som está sujeito aos fenômenos ondulatórios como interferência, refração e reflexão. A reflexão sonora é percebida através de um fenômeno muito curioso conhecido como eco. Para entendê-lo, imagine uma pessoa em um salão amplo que bate palmas uma única vez. Dependendo do tamanho do salão, depois de um curto intervalo de tempo, essa pessoa será capaz de ouvir esse som de palmas novamente. Isso ocorre porque o som, ao se propagar, acaba encontrando um obstáculo. Ao incidir nesse obstáculo, o som sofre uma reflexão e volta para a fonte, que nesse caso é a pessoa que bateu palmas.   

É verdade que na maioria das vezes o eco não é percebido. Isso acontece por um motivo curioso. Para que o ouvido perceba os dois sons (o incidente e o refletido) de maneira distinta, é necessário que eles estejam separados por um intervalo de tempo de pelo menos um décimo de segundo. Por isso que foi mencionado que a sala deveria ser ampla.

Com esse intervalo de tempo e considerando que o som se propaga com velocidade de 340 m/s, a distância mínima existente na sala para se perceber o eco deverá ser de 17 m.   

O eco é de fundamental importância para os morcegos. Como são criaturas com grau de visibilidade extremamente limitada, eles conseguem perceber os obstáculos à sua frente através da emissão de ultra-sons. Essas ondas, ao baterem nos obstáculos, voltam. Pelo intervalo de tempo entre o som emitido e o refletido, os morcegos conseguem perceber a que distância se encontram dos obstáculos.   

Adaptado de: http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u56.jhtm (consultado em 14/11/10, às 16h36min).   

Estratégia   

Como os alunos poderão atingir os objetivos propostos: 

Os alunos poderão atingir os objetivos propostos através de discussões entre eles, atividades práticas e leitura de textos, além de vídeos sobre o assunto, com sistematização dos conhecimentos.   

Como o professor irá ativar esse processo:

O professor ativará este processo por meio de incentivo às discussões entre os alunos, proposta de atividades práticas, bem como leitura e interpretação de texto e exibição de vídeos sobre o assunto, de forma a sistematizar os conhecimentos.   

Atividade Inicial: Observando uma onda sonora             

Professor, num primeiro momento da aula, inicie uma sondagem de conhecimentos dos alunos, perguntando o que sabem sobre o som, qual o conceito de som, como ele funciona. Deixe os alunos se manifestarem, dando suas opiniões e relatando experiências.             

Depois deste momento, leve para a sala de aula algumas molas, como as representadas na figura abaixo, e mostre à turma quais as propriedades deste objeto.

Retirado de: http://1.bp.blogspot.com/_B9Tc4zLbsRQ/R6qcZ8SNXAI/AAAAAAAABEQ/BoiXQuCJ2is/s400/mola3.jpg (consultado em 14/11/10, às 16h37min).      

Explique que o som é semelhante à mola, pois é formado por ondas que podem comprimir e se expandir, agitando as moléculas presentes no ar até chegar aos nossos ouvidos. E como a mola pode chegar a certa distância, o som também tem limite de propagação.

Deixe os alunos brincarem um pouco com as molas, percebendo como funciona e tentando relacionar com o som.   

Atividade prática 1: Percebendo o som             

Professor, depois das discussões sobre a atividade com as molas, providencie mais alguns materiais para o desenvolvimento de uma atividade prática.   

Materiais necessários:

- Lata grande

- Plástico

- Elástico forte

- Assadeira de bolo

- Colher de madeira

- Açúcar   

Modo de preparar:

Faça um tambor esticando um plástico sobre uma lata redonda, de sorvete ou de biscoito. Prenda o elástico em volta da lata para manter o plástico que cobre o tambor. Coloque um pouco de açúcar sobre o plástico do tambor. Segure uma assadeira sobre o tambor (sem encostar nele) e bata de leve com uma colher de madeira. Peça aos alunos que observem atentamente o que ocorre. Eles deverão anotar no caderno as suas observações.   

Quando se golpeia a assadeira, o metal continua vibrando por uma fração de segundos, e ao vibrar, o ar em volta vibra também. Essas pequenas vibrações do ar (ondas sonoras) rapidamente se espalham em todas as direções. Quando atingem o tambor, elas provocam vibrações em sua superfície, e por isso o açúcar “dança” sobre o tambor. As ondas de som que chegam ao seu ouvido fazem com que ouça as batidas.   

Atividade prática 2: Eco             

Professor, após a observação da atividade prática anterior, proponha para a turma mais uma atividade, desta vez relacionada ao eco. Providencie os seguintes materiais:   

Materiais necessários:

- Dois tubos de papelão ou canos de PVC

- Cartolina

- Pedaços de Tecido   

Modo de preparar:

Leve a turma para uma sala vazia e ampla e peça que um aluno fale ou emita algum som. Os outros alunos deverão observar o que aconteceu. Espera-se que os alunos percebam que o som se repetiu, ou seja, houve um eco.

Depois leve a turma de volta para sua sala e segure a cartolina de pé sobre uma mesa, posicionando os tubos de forma a deixar um espaço de mais ou menos 6 cm entre a cartolina e o tubo. Observe a figura a seguir:  

Figura: Priscila B. Peixoto   

Coloque algum objeto que emita som, como um despertador, em uma das extremidades do tubo, e na outra extremidade peça a um aluno que se posicione para escutar o som. O som poderá ser ouvido claramente na extremidade do outro tubo, mesmo sem haver conexão entre eles. O som se desloca por um dos tubos, mas a cartolina o reflete para o interior do outro. Repita a experiência utilizando espuma ou tecido no lugar da cartolina: os alunos poderão perceber que o som não ecoa da mesma forma.               

Comece uma discussão com a turma, perguntando o que observaram nas atividades que realizaram. Deixe-os se manifestarem, dando suas impressões. Instigue-os a falarem, perguntando sobre o eco que perceberam na sala grande e vazia, quando uma pessoa emitiu um som. O que aconteceu? Por que o som foi ouvido duas vezes, se foi emitido só uma vez? Por que não percebemos isso acontecer numa sala menor e com muitos objetos?             

Explique que na sala vazia e grande, as ondas do som batem nas paredes e retornam para o emitente, que consegue ouvir o que falou. Mas numa sala cheia de objetos ou pessoas, o som vai mudando sua direção e interrompendo seu trajeto, não havendo o retorno da mesma forma de quando o eco é formado.             

Será que algum animal utiliza este recurso para sua sobrevivência? Como nós podemos usar esta informação para nos beneficiar?             

O eco é de fundamental importância para os morcegos. Os morcegos emitem um som (que não podemos ouvir, pois está fora de nossa faixa de frequência) chamado ultra-som. Como são criaturas com grau de visibilidade extremamente limitada, eles conseguem perceber os obstáculos à sua frente através da emissão destes ultra-sons. Essas ondas, ao baterem nos obstáculos, voltam. Pelo intervalo de tempo entre o som emitido e o refletido, os morcegos conseguem perceber a que distância se encontram dos obstáculos. E isso pode evitar que eles batam nos objetos, como árvores ou outros, além de ajudar com que localizem suas presas ou predadores.

O homem passou a usar o sonar para encontrar cardumes ou navios naufragados: ele emite diversos sons, e ao retornarem pode-se calcular a distância do objeto encontrado.

Mostre para a turma algumas figuras que representam o uso do som:   

Eco numa sala vazia: o som bate na parede e retorna para o emitente

Retirado de: http://cfq8.files.wordpress.com/2010/05/ressonancia-36.jpg (consultado em 14/11/10, às 16h38min). 

Retirado de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37/Ecolocalizacao_morcego.jpg (consultado em 14/11/10, às 16h39min). 

Retirado de: http://www.webanimal.com.br/cao/img/morcego6.jpg (consultado em 14/11/10, às 16h40min).    

Sonar: um som é emitido e quando retorna pode-se calcular a distância do objeto encontrado

Retirado de: http://www.naval.com.br/blog/wp-content/uploads/2009/01/sonar-1.jpg (consultado em 14/11/10, às 16h41min).    

Texto para os alunos:             

Professor, após as discussões acerca das atividades realizadas sobre o som, entregue para os alunos um texto informativo sobre o assunto, para que construam novos conhecimentos. Faça junto com eles uma leitura oral, salientando os aspectos mais importantes e sondando suas opiniões e dúvidas. Peça que cada aluno anote no caderno as informações que julgar mais importantes.             

Abaixo segue sugestão de texto:

Escuta essa! 

Entenda como ouvimos e aprenda a cuidar da audição para escutar em claro e bom som a vida toda! 

Você gosta de barulho forte ou de música bem alta? Uma pesquisa mostrou que a maioria das crianças não gosta de sons altos e acha que eles fazem mal à audição. Mesmo assim, quase todas as crianças já ficaram perto de sons bem fortes, como o de brinquedos eletrônicos, estouro de rojões, festa de carnaval, música alta em casa, no carro ou em fones. Nenhuma das crianças pesquisadas ficou surda. Então, por que todos dizem que sons fortes fazem mal à audição? Para saber a resposta, precisamos entender o que é o som e como o ouvido, ou melhor, a orelha – porque ouvido não é mais o termo adotado no Brasil –  funciona.

O que é o som?

Pense numa corda de violão. Se você puxar e soltar a corda em seguida, ela faz balanços bem curtinhos, chamados de vibração. A vibração da corda, amplificada pela caixa do violão, movimenta o ar que está em volta dela e, assim, a vibração da corda é transmitida pelo deslocamento do ar até chegar às nossas orelhas. Essa vibração do ar é chamada de onda sonora.

Como ouvimos?

Já enfileirou pecinhas de dominó e deu um peteleco na primeira para ver uma derrubando a outra? Pois a passagem da onda sonora pela orelha é um tanto parecida com esta cena. A onda sonora entra pelas nossas orelhas e bate na membrana do tímpano. Ele começa a vibrar e passa a vibração para os ossículos de dentro da orelha (os menores ossos do corpo humano!), que manda a vibração para a cóclea (a parte mais dura do nosso corpo!). Como dentro da cóclea tem líquidos, a vibração provoca ondinhas nesses líquidos, e as ondinhas movimentam cílios de umas células muito delicadas que ficam dentro da cóclea. Por causa da movimentação dos cílios, essas células transformam a vibração sonora em impulso elétrico. Essa etapa da audição é muuuito importante, porque os impulsos elétricos passam pelo nervo auditivo e vão em direção à parte do cérebro que analisa e entende os sons. Só aí é que escutamos. E todo esse caminho do som leva apenas 300 milissegundos. É assim... Já foi! De tão rápido!

Cada pedacinho das voltas da cóclea é especializado em detectar um tipo de som: mais grave (grosso) ou mais agudo (fino).

Sons fortes e a audição

Se o som emitido é fraco, as vibrações provocadas pelo som são fracas. E se o som é forte, as vibrações são fortes. Às vezes, tão fortes que podemos sentir o peito tremer! O problema é que essas vibrações fortes provocam ondas também muito fortes nos líquidos de dentro da cóclea, o que acaba machucando os cílios das células. Sons acima de 80 decibéis (o decibel é a unidade de medida do som) são considerados fortes. Se forem ouvidos por muitas horas, podem machucar as células da cóclea. Por causa do mau funcionamento das células machucadas da cóclea, a pessoa pode ficar com um apitinho nas orelhas chamado zumbido e ouvir os sons um pouco abafados. Essa sensação costuma passar depois de algumas horas.

Dependendo de quantas vezes e por quanto tempo a pessoa ouve sons fortes, as células da orelha podem até morrer. Mas como temos cerca de 15 mil dessas células em cada orelha, demoramos muito para perceber que as células estão morrendo... Por isso muitas crianças e jovens que ficam em lugares barulhentos ou com música alta ainda têm audição normal, mas podem ter dificuldade para escutar quando forem adultas, e muito antes de ficarem velhinhos. E pior: as células da cóclea não nascem de novo e não existe remédio ou cirurgia que faça a audição voltar ao normal. Então, muito cuidado com os sons altos!

Como proteger a audição?

A gente sempre acha que os outros é que são barulhentos... Mesmo assim, vamos experimentar fazer menos barulho? Algumas dicas:

- fale mais baixo;

-chegue perto das pessoas com quem você quer falar, não grite de longe;

- deixe o volume da TV, do aparelho de som, do tocador de mp3/mp4 e do vídeo game abaixo da metade do volume máximo;

- não arraste cadeiras e mesas quando for se levantar ou sentar.

Se você estiver em um lugar barulhento e não puder diminuir o som, saia de perto. Se não puder sair de perto de jeito nenhum, tampe as orelhas ou use protetores auditivos.

Os protetores auditivos servem para bloquear a entrada das orelhas e não deixam as vibrações dos sons fortes chegarem do lado de dentro delas. Alguns parecem uma espuminha ou uma massinha para colocar na orelha (protetores de inserção), e outros parecem fones sem fio (concha). Ao contrário do que algumas pessoas acreditam, algodão e lencinhos de papel não protegem as orelhas!

Agora que você já sabe disso tudo, que tal passar essas informações aos seus amigos e parentes? Cuide bem da sua audição para ouvir em claro e bom som as músicas e tudo mais de que você gosta a vida inteira!

Disponível em: http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2010/216/escuta-essa (consultado em 14/11/10, às 16h42min). 

Ferramentas tecnológicas – Atividades Visuais:             

Professor, após a leitura e interpretação do texto, apresente para a turma alguns vídeos sobre o assunto da aula. Peça que os alunos assistam com atenção, copiando no caderno as informações mais importantes. Depois, peça que cada aluno conte para a turma o que achou mais interessante nos vídeos.             Abaixo seguem algumas sugestões de vídeos:   

O Mundo de Beakman Sons Beakmania Explosão 1992 (01) - http://www.youtube.com/watch?v=stAqNaURPS4 (consultado em 14/11/10, às 16h43min).                          

Golfinhos - eco localização - http://www.youtube.com/watch?v=zzRjyW3IZVg (consultado em 14/11/10, às 16h44min).    

Como funcionam os morcegos - parte 1- http://www.youtube.com/watch?v=BV29Jd1gOeg&feature=related (consultado em 14/11/10, às 16h45min).    

Propagação do Som - http://www.youtube.com/watch?v=cA64YTYKzl4&feature=related (consultado em 14/11/10, às 16h46min).    

Novo Telecurso - Ensino Médio - Física - Aula 30 (1 de 2) - http://www.youtube.com/watch?v=tTvI3jvjMKw&feature=related (consultado em 14/11/10, às 16h47min).    

Novo Telecurso - Ensino Médio - Física - Aula 30 (2 de 2) - http://www.youtube.com/watch?v=peZ08VsAOVM&feature=related (consultado em 14/11/10, às 16h48min). 

Professor, abaixo seguem alguns recursos complementares, que poderão ser usados durante a aula, ou apenas como um “saiba mais”.            

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Acustica/som.php (consultado em 14/11/10, às 16h49min).    

http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/ondas-sonoras.htm (consultado em 14/11/10, às 16h50min).    

http://www.infoescola.com/fisica/ondas-sonoras/ (consultado em 14/11/10, às 16h51min).    

http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2002/121/lente-de-som/?searchterm=som (consultado em 14/11/10, às 16h52min).    

http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2008/189/a-forca-do-som/?searchterm=som (consultado em 14/11/10, às 16h53min).    

http://chc.cienciahoje.uol.com.br/noticias/bichos-e-plantas/defesa-barulhenta/?searchterm=som (consultado em 14/11/10, às 16h54min).    

http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2007/185/como-funciona-o-telefone-de-copos/?searchterm=som (consultado em 14/11/10, às 16h55min).    

http://chc.cienciahoje.uol.com.br/revista/revista-chc-2001/112/por-tras-da-fala/por-tras-da-fala-0/?searchterm=som (consultado em 14/11/10, às 16h56min).    

http://chc.cienciahoje.uol.com.br/blogue-do-rex/2010/setembro/o-que-o-cri-cri-cri-do-grilo-quer-dizer/?searchterm=som (consultado em 14/11/10, às 16h57min). 

Avaliar numa perspectiva formativa implica estar atento à construção de conhecimentos conceituais, comportamentais e atitudinais de nossos alunos. Por isso é importante estar atento a todo o percurso do aluno enquanto aprende: suas ideias iniciais, aquelas apresentadas durante a investigação, à maneira que relaciona com os colegas, sua atitude investigativa e crítica, no decorrer da aula. Feitas estas considerações, propomos mais um momento para que os alunos sejam avaliados.             

Leve a turma para o laboratório de informática ou biblioteca e divida os alunos em grupos. Proponha a cada grupo que faça uma pesquisa sobre os sons, enfatizando:

-o conceito de som,

- o que são as ondas sonoras,

-como os sons se propagam,

-quais os meios de propagação do som,

-os ecos, -a ecolocalização de alguns animais,

-o uso do eco pelo ser humano, dentre outros aspectos que os próprios alunos queiram investigar.

Esta investigação deverá ser finalizada com a apresentação dos grupos sobre a sua pesquisa para o restante da turma, bem como outra turma da escola. Desta forma, eles poderão divulgar seus conhecimentos e você poderá avaliar o processo de ensino-aprendizagem.