ESCUTA QUE ISSO AQUI É FÍSICA!

## ESCUTA QUE ISSO AQUI É FÍSICA!

## Jheison Lopes dos Santos 1 , Frederico Alan de Oliveira Cruz 2

- 1 Instituto Militar de Engenharia/Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais, jheisonls@hotmail.com

2 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro/Departamento de Física/PET-Física, frederico@ufrrj.br

## Resumo

O ensino de Física, principalmente no Ensino Médio da rede pública de ensino, tem se tornado um desafio cada vez maior ao longo dos anos. Tal fato deve-se, entre outros fatores, à escassez de recursos ferramentais de ensino e à falta de percepção dos alunos sobre a vasta presença e aplicação da Física em seu cotidiano. Uma dessas formas de manifestação da Física é através de ondas sonoras, como a música. Esta, que possui uma grande capacidade de disseminação cultural, pode ser utilizada também como metodologia de ensino de Física. Este trabalho objetivou buscar uma nova forma de apresentar alguns dos mais importantes conceitos e grandezas físicas envolvidas no estudo de ondas sonoras, tais como timbre, comprimento de onda, frequência e período, que costumam apresentar maior dificuldade de assimilação pelos alunos. Para tal, foram utilizados três softwares gratuitos (TuxGuitar, Format Factory e Audacity) e de fácil obtenção em páginas de conteúdos de softwares gratuitos. Através destes softwares, é possível apresentar visualmente as grandezas físicas supracitadas, otimizando o processo ensino-aprendizagem dos discentes do Ensino Médio. A grande vantagem da metodologia aqui apresentada é que ela além de ser útil na discussão de temas de Física, pode ser utilizada para despertar nos alunos o interesse pela música e por instrumentos musicais distantes de sua realidade.

Palavras-chave : Ensino, Som, Música

## Introdução

Uma onda é caracterizada por uma série de vibrações que se propagam em um meio entre dois pontos distantes, que ocorre sem um deslocamento de matéria de um dos pontos para o outro. As ondas podem ser divididas em dois grupos: mecânicas ou eletromagnéticas (NUSSENZVEIG, 2002; PARANÁ, 2005). O primeiro grupo se caracteriza por se propagar apenas nos meios materiais (líquido, gasoso ou sólido), enquanto as eletromagnéticas se propagam no vácuo e em alguns meios materiais.

- O som se caracteriza por ser uma onda mecânica, por ter sua propagação exclusivamente ocorrendo em meios materiais e proveniente de vibrações ocorridas nesses meios. A perturbação produzida pelas ondas sonoras tem como característica possuir a vibração das moléculas do meio ocorrendo na direção da propagação (onda longitudinal), devido à compressão e rarefação do meio na qual se propaga (TIPLER, 1994) (Figura 1).

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26 a 30 de janeiro de 2015

Figura 1: Movimento de compressão e rarefação das moléculas do ar.

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O som possui características que são chamadas de qualidades fisiológicas, que determinam a percepção sonora: altura, diretamente ligada com a freqüência e indica se o som emitido é agudo (alta freqüência) ou grave (baixa freqüência) (YOUNG &amp; FREEDMAN, 2008), intensidade , que nos permite distinguir o nível sonoro das fontes, e timbre , ligado à forma da onda, permitindo a identificação de sons de mesma altura e mesma intensidade emitida por fontes diferentes, por exemplo, a nota Dó entoada por um piano e um contrabaixo (RAMALHO JR et al, 1993).

Apesar dos temas abordados serem discutidos com certa frequência nas escolas, o timbre e o comprimento de onda ( λ ) são exemplos de conceitos que trazem dificuldade aos alunos durante a discussão do tema. Como na maioria das escolas não existe aulas de música e muitos deles não são incentivados a ter uma cultura musical, exemplificar timbre e comprimento de onda é um grande desafio.

## Nota Musical

Para compreender um pouco das características do som a serem discutidas, é fundamental o conhecimento das notas músicas existentes: Dó, Ré, Mi, Fá, Sol, Lá e Si. A entoação sucessiva das notas forma a chamada escala musical, que pode ser ascendente (quando as notas são entoadas seguindo sua ordem natural) ou descendente (quando as notas são entoadas de forma inversa) (PRIOLLI, 1965).

Uma forma de representar simbolicamente essas notas musicais se faz pelo uso das 'figuras de som', mostradas na (Figura 2), definidas como: semibreve, mínima, semínima, colcheia, semicolcheia, fusa e semifusa. Cada nota possui uma duração específica, sendo assim para sua total representação é fundamental descrever simbolicamente a duração da pausa entre as notas e que é denominado de 'silêncio'. Estas pausas são representadas pelas 'figuras de silêncio', que levam o mesmo nome das figuras de som: semibreve, mínima, semínima, colcheia, semicolcheia, fusa e semifusa (Figura 3).

Figura 2: Representação das figuras de som (WIKIPÉDIA, 2014).

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Figura 3: Representação das figuras de pausa (WIKIPÉDIA, 2014).

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As notas, ao seguirem sua sequência natural, ou seja, na escala ascendente, se tornam cada vez mais agudas. Isso significa que a frequência se eleva. Assim, a frequência da nota mi é maior do que a da nota dó, por exemplo. No entanto, o inverso ocorre para o comprimento de onda. Tal alteração é de fácil percepção auditiva, porém, visualmente, pode não apresentar a mesma facilidade aos discentes. Dessa forma, faz-se necessária a utilização de uma ferramenta que possibilite aos estudantes visualizar, e melhor compreender, aquilo que lhe está sendo lecionado sobre som e música.

## Metodologia

Como proposta deste estudo, um pouco de música também pode ser ensinado de uma forma diferente e bem mais dinâmica, combinado com alguns tópicos do estudo do som, utilizando três softwares (TuxGuitar, Format Factory e Audacity) gratuitos facilmente encontrados em muitas páginas pata obtenção de programas (software) na grande rede ( internet ) e um computador que não necessita ser de alta performance, isto é, computadores antigo com sistemas operacionais mais antigos podem ser utilizados.

A primeira parte da atividade é produzir o som a ser discutido com os alunos, para isso inicialmente executa-se o programa TuxGuitar, que já vem pré-selecionado com o instrumento 'Steel String Guitar', na parte inferior do software , como na Figura 4.

Figura 4: Onde selecionar o instrumento .

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Ao clicar, aparecerá uma nova janela, então será possível ver a gama de instrumentos disponíveis, além de possibilitar uma renomeação das pistas e a mudança da afinação dos instrumentos. O primeiro instrumento a ser utilizado é a guitarra com distorção e os instrumentos que serão utilizados estarão na afinação padrão, bastando para isso mudar de ' Steel String Guitar ' para ' Distortion Guitar ' e clique em ok.

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A escolha da guitarra ocorreu por trazer a possibilidade de apresentar o som de um instrumento pouco usual dentro da cultura musical brasileira, que tem como ritmos mais dominantes o samba, pagode e o funk. Nesse ponto, exemplos de guitarristas como Eric Clapton, Steve Vai, Stevie Ray Vaughan, Robertinho de Recife e Pepeu Gomes podem ser mencionados para tornar mais rica à discussão.

Após a etapa de escolha do instrumento, deve entoar uma nota musical. Para criar o 'Ré', por exemplo, deve-se fazer com que o braço do instrumento fique visível, bastando clicar em um ícone que tem a imagem da uma mão do violão para exibir o braço da guitarra (Figura 5). Em seguida deve-se clicar na quinta divisão da esquerda para a direita, e na segunda corda de baixo para cima.

Figura 5: Exibindo o braço do instrumento .

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Como próximo passo, deve-se ajustar o tempo da duração da nota para que a mesma perdure por aproximadamente cinco segundos. Vá com o mouse até a parte superior direita da interface do programa e clique no ícone 'Tempo', representado por um cronômetro (Figura 6).

Figura 6: Mudando o tempo da nota .

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Mude seu valor para 60 e deixe a primeira opção selecionada, para que o mesmo tempo seja aplicado por toda a música. Agora, é necessário mudar a figura da nota para uma semibreve para que se tenha uma maior duração da nota. Para tal, basta clicar na figura da semibreve e automaticamente ela irá se transformar na figura de som desejada.

Para a obtenção do som, clique no menu 'Arquivo', depois em 'Exportar' e em seguida 'Exportar Midi'. Uma vez realizado esses passos, aparecerá uma nova

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janela onde se deve clicar em 'ok' e então irá aparecer uma janela solicitando que seja escolhido o local onde será salvo o som. Para a obtenção dos sons dos outros instrumentos, basta mudar o instrumento de 'Distortion Guitar' para qualquer outro e repetir os procedimentos posteriores a esse.

- O uso do software Audacity permitirá visualizar as qualidades do som, porém, tal programa só suporta arquivos importados no formato WAV , que é um formato-padrão de arquivo de áudio. Como o TuxGuitar não exporta arquivos nesse formato é necessário um conversor de Midi para WAV.
- O procedimento de conversão foi realizado com o auxílio do software Format Factory 2.40, pois o mesmo possui uma ampliadíssima variedade de extensões de arquivos que podem ser convertidos, inclusive o formato WAV. Uma grande vantagem em utilizar esse software de conversão é que outros programas exigem o mais absoluto silêncio para a conversão em WAV, já o Formact Factory não. Assim, não importa o quão tumultuado esteja o ambiente, a conversão será feita com perfeição.

Abra o Format Factory 2.40 e do lado esquerdo selecione a guia 'Audio', permitindo aparecer as extensões suportadas. A penúltima extensão de áudio nesse menu é a WAV, para qual queremos converter, bastando para isso clicar nessa opção (Figura 7).

Figura 11: Como selecionar a extensão WAV para a conversão .

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Será aberta uma nova janela para que sejam adicionados os arquivos a serem convertidos. Os passos posteriores são: clicar em 'Adicionar Arquivo', ir ao diretório onde estão os arquivos em Midi, selecionar quais serão convertidos em WAV, clicar em 'Abrir' e depois em 'Ok'. Os arquivos selecionados aparecerão na interface principal do software e para começar a conversão, basta clicar em Iniciar (Figura 8). Finalizada a conversão, é só ir até o diretório onde estão os arquivos agora convertidos em WAV e que pode ser visualizado abaixo de onde está escrito 'Saída'.

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Figura 8: Realizando a conversão para WAV .

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Depois de terem sido convertidos todos os sons, abra o Audacity e clique em 'Ficheiro' e depois em 'Abrir', selecione o arquivo de som salvo em WAV e clique em 'Abrir' para aparecer a visualização do som gravado.

## Resultados

O primeiro som gravado, que representa o som da guitarra, é mostrado na Figura 9, e vale como procedimento teste para avaliar se o procedimento de conversão foi correto.

Figura 9: Visualizando a nota Ré entoada pela guitarra com distorção .

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Os detalhes da onda representativa podem ser obtidos clicando-se sobre o ícone representado por uma lupa e que fornecerá uma ampliação da imagem (zoom).

Figura 10: Observação do período da onda sonora .

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Para representar bastante a diferença entre os timbres produzidos por diferentes instrumentos escolheu-se a nota 'Mi', executada pelos seguintes instrumentos disponíveis no software TuxGuitar: 'Distortion Guitar', que representa o som produzida por uma guitarra com distorção, 'Fingered Bass', que é o contrabaixo elétrico executado com os dedos, 'Piano', que é o piano comum, e 'Violin', que representa o som de um violino.

Repetindo o primeiro procedimento a ser feito ao abrir o Audacity, é possível agora ver como seria a mesma nota Mi entoada por diversos instrumentos.

Figura 11: Nota Mi entoada por diferentes intrumentos .

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As ondas representadas pelo Audacity permitiram mostrar aos alunos que a nota musical é independete da nota musical, mas a forma como será percebido pelos nossos ouvidos será distinta justamente pelo forma da mesma.

A figura 11 é bastante interessante, pois ela traz algumas informações importantes que podem ser discutidas com os alunos. Uma delas refere-se a repetição do comportamento da onda, que traz informações sobre o comprimento de onda de périodo da mesma (figura 12)

Figura 12: Recorte da onda produzida pelo Fingered Bass.

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Por mais simples que possa parecer, é uma forma de mostrar ao aluno que a periodicidade de uma onda pode ter um comportamento mais complexo que o formato senoidal apresentado na maioria dos livros didáticos.

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## Conclusões

Com essa abordagem, fica mais fácil visualizar alguns conceitos sobre som que são complexos para serem compreendidos pelos alunos, sem os mesmos terem uma ilustração do que está ocorrendo, ou seja, possibilitar que os alunos vejam as qualidades do som que lhes são ensinadas e outras curiosidades.

Conclui-se que o uso desses softwares torna possível uma maior dinâmica em sala de aula, refletindo na possibilidade das aulas de Física sobre som agora adquirirem outra forma, outra motivação, fazendo com que o processo ensinoaprendizagem tenha uma resposta mais favorável, além de possivelmente despertar o interesse dos alunos no estudo de música, Física e acústica.

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## Referências

BONJORNO, J. R.; BONJORNO, R. A.; BONJORNO, V.; RAMOS, C. M. Temas de Física , v.2, São Paulo: FDT, 1998.

NUSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica 2 , v. 2, 4º. Ed., São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 2002.

PARANÁ, D. N. Física, Série Ensino Médio , 6º. Ed., São Paulo: Ática, 2005.

PRIOLLI, M. L. M. Princípios básicos da música para juventude . v.1, Rio de Janeiro: Casa Oliveira de Músicas Ltda, 1965.

RAMALHO JUNIOR, F.; FERRARO, N. G.; SOARES, P. A. T. Os fundamentos da Física: Termologia, Óptica e Ondas , v.2, 6º ed., São Paulo: Moderna, 1993.

TIPLER, P. Física , v. 2, 3º. Ed., Rio de Janeiro: Guanabara Koogan S.A., 1994.

WIKIPÉDIA. Notação Musical , Disponível em: http://goo.gl/3FLxFT, Acesso em: 07 ago. 2014.

YOUNG, H. D.; FREEDMAN R. A. Física II: Termodinâmica e Ondas , v. 2, 12º ed., São Paulo: Addison Wesley, 2008.

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