Conhecer o funcionamento de um microfone espião;

Construir um microfone espião;

Compreender os conceitos físicos e matemáticos pertinentes ao tema.

Função quadrática, noções de ondas.

Disponível em (http://www.zonalivrecompras.com.br/Microfone-Direcional-Parabolico--a11816)

Disponível em (http://www.akidachina.com/loja/microfone-direcionalescuta-de-longo-alcance-para-ampliacao-de-som-com-luneta-capta-sons-a-100m-de-distancia-p-100.html)

Quem não ouviu falar de um microfone espião capaz de captar e amplificar sons à distância? O que proponho nesta aula é um estudo sobre a matemática e a física por traz deste curioso equipamento. Proponho também a construção de um microfone espião de baixo custo.

Nesta primeira atividade o professor deve explicar e debater o funcionamento de um microfone espião.

Vamos entender como o microfone espião funciona. Veja:

Ilustração do autor

Uma fonte de som (uma pessoa falando, por exemplo) emite ondas sonoras em várias direções. Quando essas ondas sonoras encontram a superfície parabólica do microfone espião (que está a certa distância da fonte), as mesmas refletem e se direcionam para uma região próxima do foco (região amarela da imagem). Nesta região se encontra um pequeno microfone que amplia eletronicamente o som e o repassa para os fones de ouvido. Logo o som é amplificado duas vezes. A primeira amplificação se faz pela superfície parabólica que direciona as ondas sonoras para a região focal e a segunda se faz eletronicamente.

Faça agora um primeiro questionamento:

Já que o foco de um parabolóide é pontual, por que as ondas sonoras são direcionadas para uma região “próxima” do foco, e não necessariamente para “o foco”?

Os alunos perceberão que as ondas sonoras neste caso não vêm, necessariamente, paralelas ao eixo do parabolóide. Logo as ondas não refletem todas para o foco pontual. No caso de um outro equipamento, igualmente curioso, o Parabofone, as ondas percorrem o espaço paralelamente. Veja mais detalhes sobre o Parabofone no link (http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=23269).

Observe a comparação:

Ilustração do autor

Faça uma ampla discussão sobre a ilustração acima.

Agora outro questionamento para ser lançado. Se as ondas vêm em direções diversas, que opção apresenta melhores resultados para o espião? O microfone muito próximo da fonte sonora (A), ou a certa distância (B)?

Veja a figura abaixo:

Ilustração do autor

Os alunos perceberão que quanto mais distante o microfone ficar da fonte, mais próximas do paralelismo as ondas sonoras incidirão no microfone. Em contra partida, quanto maior for essa distância menor será a intensidade do som. Logo a melhor distância entre microfone e fonte sonora pode ser analisada e determinada de forma experimental na próxima atividade.

Nesta atividade, proponho a construção de um microfone espião pelos alunos. Esta atividade deve ser feita em grupos.

Cada grupo deverá criar a sua superfície parabólica. Veja mais detalhes na aula (http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=23269) ou no Recursos Complementares dessa aula.

Cada aluno poderá observar o efeito direcionando o parabolóide para diferentes fontes sonoras, bastando colocar a orelha próxima ao foco para ouvir o som levemente amplificado. O experimento pode ser melhorado colocando um microfone de computador no foco do parabolóide, para ser ouvido e analisado num computador. O aluno ainda poderá usar um software de edição de som, como o gratuito Audacity (http://www.baixaki.com.br/download/audacity.htm), para observar a amplitude das ondas sonoras captadas. Veja abaixo os trabalhos desenvolvidos por alunos numa feira de ciências:

Fotografado pelo autor

Fotografado pelo autor

Observe que no momento (1) o microfone estava voltado diretamente para a fonte sonora, e no momento (2) o microfone estava no foco do parabolóide. O aumento da amplitude da onda é bastante visível na gravação feita pelo Audacity.

Estas atividade trabalham com um tema curioso e bastante interdisciplinar. Reuna professores de matemática e física e elabore um grande projeto. Os alunos certamente demonstrarão grande interesse pelo tema.

Veja no link abaixo, como construir um bom espelho acústico:

(http://wikiteca.iesb.br/wikiteca/frmartigo/artigo.php?idartigo=212&rand=10255)

A avaliação deve ser feita nos momentos de discussão dos conceitos trabalhados e durante o experimento.