1. Modos de vibração
2. Frequência natural
3. Caracteristicas do som

O tema ressonância no ensino médio possibilita a discussão de vários conceitos importantes a respeito das ondas, além de permitir uma grande quantidade de atividades experimentais simples, tornando a exploração do tema mais agradável e assimilável.

Condução da aula

1. Questione seus alunos

Os alunos gostam de participar. Tente conduzir a atividade de modo que esta participação forneça os ganchos para as outras atividades subseqüentes.

O que são sistemas oscilantes? Quais os exemplos? Pergunte à classe e anote as respostas no quadro negro. Crie uma tabela com os exemplos: corda de violão, voz, pêndulos, terremotos, ... provavelmente serão alguns dos muitos exemplos. Pergunte a eles se a parede está oscilando. Discuta a respeito do fato de que tudo é feito de átomos e estes nunca estão em completo repouso. Este é um bom momento para mostrar o filme sobre as oscilações da ponte de Tacoma (Universo Mecânico). Mesmo vendo o filme, muitos não acreditam. Ressalte que o que eles viram não é animação de computador.

Quais as principais características dos sistemas oscilantes?

Aqui convém expor os conceitos de período e freqüência. A atividade ganha boa dinâmica medindo-se os períodos de pêndulos com diversos comprimentos e com diversas massas.

2. Experimento

2.1. Experimento: Pêndulo

Construa um pêndulo de 1m de comprimento, e meça o tempo para 1 oscilação. Use os relógios ou aparelhos celulares dos alunos. Meça agora o tempo decorrido para 10 oscilações consecutivas e calcule o período através da média. Aproveite para discutir o conceito de erro experimental. Questione sobre quais são os possíveis erros. Em qual dos experimentos acima o erro é maior?

Reduza o comprimento do fio para 0,5m e refaça o experimento. Leve os alunos a analisarem a relação entre período e comprimento. São grandezas diretamente proporcionais?

Com o pêndulo de 1m faça várias medidas utilizando massas diferentes.

Verifica-se que o período não depende da massa. Na realidade, depende da aceleração da gravidade, que depende apenas da massa da Terra. Pergunte o que ocorreria se levássemos o pêndulo a outro planeta ou para a Lua.

Mude o ângulo inicial que o barbante faz com a vertical e analise novamente os períodos.

Caso esse ângulo não seja muito grande, provavelmente você obterá valores dos períodos medidos muito próximos uns dos outros para pêndulos do mesmo comprimento, ou seja, os alunos verão que o período de oscilação é o mesmo para cada pêndulo, o que fornece a freqüência natural de oscilação do sistema.

CUIDADO: No caso da corda do violão, mesmo mantendo um determinado comprimento e uma determinada tensão, o que ouvimos é um som composto pela superposição de diversas formas de oscilação. Uma frequência é emitida com maior intensidade e esta é que será melhor percebida (ouvida).

2.2 Experimento: Corda Tensa

Tome uma corda de violão e estique como se estivesse num violão. Toque-a e os alunos observarão que produz um som de baixa intensidade. Pergunte: porque quando ela está no violão o som produzido tem grande intensidade?

Cuidado, pois muitas respostas poderão fazer sentido aos alunos, mas a explicação recai na RESSONÂNCIA. Um bom instrumento sustenta-se no fato de seu corpo conseguir ressoar com a freqüência do som emitido pela corda e amplificar a vibração. Por isso uma caixa de tomates com uma corda de violão esticada não emite sons nem de intensidades nem de qualidades equivalentes aos do violão.

2.3 Experimento: A ressonância

Tome vários pe daços de barbante de diversos compriment os, pendurados numa ha ste horizontal, com chumbadas de pesca n as extremidades. Entretanto, tente fazer com que alguns p edaços de barbante tenham o mesmo comprimento. Dentre estes com mesmo comprimento, faça duas experiências, uma utilizando as mesmas massas e a outra utilizando massas diferentes.. Com o aparato em repouso, dê um leve toque colocando um dos fios em movimento e observe.

Depois de algum tempo os outros pedaços de fio com mesmo comprimento entrarão em movimento. Eles receberam uma perturbação com freqüência igual à sua freqüência natural, e por isto entraram em movimento. Observe que isso independe das massas das chumbadas.

Pode-se também mostrar a ressonância no processo de afinação de um violão. Colocando o dedo numa casa de uma corda e tocando podemos obter o mesmo som de outra corda. Ao fazer isto, ao tocar uma corda a outra também se movimentará.

3. Atividade: Pesquisa

Após este contato com o conceito de ressonância, peça, em grupos de no máximo três alunos, uma pesquisa sobre um dos temas abaixo:

- Quebrar uma taça de cristal usando a voz;

- Ressonancia Magnética;

- Terremotos;

- Instrumentos musicais.

Os alunos deverão expor a pesquisa ao restante da sala.

Os alunos que possuem algum contato com instrumentos, principalmente violão, viola e cavaquinho, poderão mostrar à sala como a ressonancia pode ser usada para a afinação.

Materiais necessários:

1. Corda de violão
2. Barbante
3. Chumbadas de pesca
4. Cronômetro