FÍSICA
2ª SÉRIE
ONDULATÓRIA: TUBOS SONOROS I
OBJETIVO
- Analisar como os sons são construídos em um instrumento de sopro.
O QUE PRECISAREMOS SABER PARA ESTA AULA?
https://g1.globo.com/pop-arte/musica/noticia/rock-in-rio-e-vendido-para-americana-live-nation-mas-roberto-medina-mantera-papel-crucial.ghtml
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Como as cordas vibrantes produzem som em um instrumento musical?
TRILOU O APITO, COMEÇA O JOGO!
Como o som é produzido no apito?
https://www.mg.superesportes.com.br/app/noticias/futebol/futebol-internacional/2019/11/12/noticia_futebol_internacional,3147499/chileno-que-apitou-final-da-copa-america-sera-arbitro-da-decisao-da-li.shtml
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INVESTIGAÇÃO CIENTÍFICA
Para respondermos a questão do apito vamos estudar como os sons são produzidos em instrumentos musicais de sopro.
Saxofone e tuba
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Flautas
Dentre os instrumentos apresentados, a tuba produz o som mais grave e a flauta mais curta produz o som mais agudo.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vea.flauta.png
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ALTURA DO SOM
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A frequência de uma onda sonora define sua altura. Em Física, sons agudos são ditos altos e sons graves são ditos baixos. Assim, sons agudos são sons de alta frequência e sons graves são sons de baixa frequência.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vea.flauta.png
Quanto maior o tubo por onde vibra o ar, menor a frequência do som produzido e vice e versa.
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ATIVIDADE
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O clarinete, o oboé e o fagote são instrumentos de sopro que podem ser classificados como tubos abertos nas duas extremidades. Caso sejam produzidos sons em cada instrumento com todos os *botões fechados, qual emitirá o som mais agudo? (*nessa condição o ar vibra no comprimento total do instrumento)
https://soaresdenis.wordpress.com/instrumentossopro/
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RESPOSTA
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Há uma relação entre o comprimento do tubo e a frequência emitida pelo instrumento. Assim, o som mais agudo será emitido pelo instrumento mais curto, o clarinete!
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CLASSIFICAÇÃO DOS INSTRUMENTOS DE SOPRO
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O modo como os sons são produzidos nos os instrumentos de sopro se enquadram em duas categorias: Vibrações em tubos com as duas extremidades abertas (ex.: flauta doce) e vibrações em tubos com uma extremidade aberta (ex.:flauta de pã).
Flauta doce e flauta de pã
PIETROCOLA, M. POGIBIN, A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 2., pg. 271 São Paulo: Ed do Brasil, 2016.
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FLAUTAS COMO TUBOS ABERTOS
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Perceba que o instrumentista, ao exercer uma pressão sobre a flauta, cria uma gama de ondas em seu interior. Essas ondas se sobrepõem criando padrões de *ondas estacionárias.
http://maldicaodafisica.blogspot.com/2010/11/instrumentos-de-sopro.html
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RELEMBRANDO A SOBREPOSIÇÃO DE ONDAS
A sobreposição de ondas é o resultado do encontro de duas ou mais ondas. Após o encontro uma única onda é formada, no caso dos tubos, ondas estacionárias, também chamadas de harmônicos, são formados.
HARMÔNICOS DE TUBOS ABERTOS
As possíveis ondas estacionárias, chamadas harmônicos, de tubos abertos se encontram na figura ao lado. Note que nas extremidades sempre se formam ventres.
https://www.kuadro.com.br/resumos-enem-vestibulares/fisica/ondulatoria/acustica-parte-2?id=200&topicId=4121
Acesso em 25/09/20 às 09:37
https://www.kuadro.com.br/resumos-enem-vestibulares/fisica/ondulatoria/acustica-parte-2?id=200&topicId=4121
Acesso em 25/09/20 às 09:37
MATEMÁTICA DOS TUBOS ABERTOS
λ = comprimento de onda (m)
L = comprimento do tubo (m)
v = velocidade da onda (m/s)
i = número do harmônico.
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E O APITO, O QUE TEM A VER COM ISSO TUDO?
https://pixabay.com/pt/photos/apito-aten%C3%A7%C3%A3o-aviso-%C3%A1rbitro-sopro-2496555/
O apito se encaixa como um pequeno tubo aberto nas duas extremidades conectado a um bulbo que amplifica o seu som. Como este tubo é muito curto, sua frequência emitida é bem alta, conferindo-lhe um som agudo. Característico!
ATIVIDADE
Um pouco mais sobre tubos abertos! Para auxiliar a sua compreensão sobre o tema, leia o texto contido no link a seguir https://www.colegioweb.com.br/acustica/tubos-sonoros.html., e em seguida elabore uma questão para que um de seus colegas responda. Você terá 10 minutos para elaborar o enunciado e seu colega 05 minutos para responder.
O QUE VIMOS HOJE
BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: termologia; óptica; ondulatória, 2º ano. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.
BONJORNO e vários autores. Física: Termologia; Óptica; Ondulatória. Vol 2. 3ª ed. São Paulo: FTD, 2016.
MARTINI, Glorinha. SPINELLI, Walter. REIS, Hugo C. SANT’ANNA, Blaidi. Conexões com a Física. Vol 2. 3ª Edição. São Paulo: Moderna, 2016.
PIETROCOLA, M. POGIBIN, A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 2. São Paulo: Ed do Brasil, 2016.
Difração da luz por fendas. Instituto de Física da Unicamp. Disponível em: <https://sites.ifi.unicamp.br/laboptica/roteiros-do-laboratorio/3-difracao-de-fendas/> Acesso em 02/07/2021.
REFERÊNCIAS