PROPOSTA DE UTILIZAÇÃO DE APPLETS PARA SMARTPHONES EM EXPOSIÇÕES DE FÍSICA ITINERANTES: UM EXEMPLO COM O DECIBELÍMETRO

## PROPOSTA DE UTILIZAÇÃO DE APPLETS PARA SMARTPHONES EM EXPOSIÇÕES DE FÍSICA ITINERANTES: UM EXEMPLO COM O DECIBELÍMETRO

Adriano Marcus Stuchi 1 , Stephanny Conceição Farias do Egito Costa , 2 Jorge Henrique Oliveira Sales , Maxwell Roger da Purificação Siqueira 3 4

- 1 Universidade Estadual de Santa Cruz/DCET, stuchi@uesc.br

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- Universidade Estadual de Santa Cruz/DCET, scfecosta@uesc.br
- 3 Universidade Estadual de Santa Cruz/DCET, jhosales@uesc.br

## Resumo

Na divulgação científica sempre se procura experimentos que facilitem o entendimento dos processos científicos junto ao público. Neste trabalho propomos uma inovação nas exposições de Física da Ação de Extensão Caminhão com Ciência da Universidade Estadual de Santa Cruz (UESC) pela inserção de leitura de dados por meio do applet 'Decibelímetro: Sound Meter' para Smartphones com sistema Android. Usamos inicialmente nas medidas um experimento de baixo custo para geração de ondas sonoras cujo funcionamento se assemelha ao tímpano humano. O applet, que pode ser baixado gratuitamente pelo Google Play, será disponibilizado para os visitantes das exposições com Smartphones que não têm acesso à Internet por meio de um roteador Wi-Fi. Os monitores de Física do Caminhão com Ciência orientarão a realização de medidas da intensidade sonora gerada pelo experimento. As comparações com o tímpano humano visam a conscientização dos visitantes para os perigos do som alto para os ouvidos. Além disso, pretendemos despertar as comunidades escolares beneficiadas pelas exposições para a utilização dos Smartphones com o objetivo voltado para o ensino e aprendizagem de conceitos de Física.

Palavras-chave : TIC, Decibelímetro, Exposições de Física Itinerantes, Física da Audição.

## Introdução

Levantamentos realizados por bolsistas do PIBID (Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência) da UESC (Universidade Estadual de Santa Cruz) do subprojeto Física, do qual o primeiro autor foi coordenador da entre 2011 e 2015, em atividades de diagnóstico escolar nas três das maiores escolas estaduais de Ensino Médio da cidade de Ilhéus - BA, demonstraram que, aproximadamente, 50% dos alunos têm smartphones com sistema operacional Android. Em sua grande maioria, são utilizados pelos jovens para ouvir música ou acessar redes sociais, tanto em sala de aula como nos intervalos.

Nos últimos anos, a grande popularização desses aparelhos, fez com que alunos das mais diferentes classes sociais pudessem adquirí-los, habilitá-los para uso da Internet e trazê-los em grande número para as escolas, causando muitos problemas para professores e diretores. Dificilmente se vê a utilização desses aparelhos nas aulas. O máximo que se faz, muitas vezes, é usá-los para pesquisas rápidas na Internet para complemento de conteúdo das aulas ou solução de dúvidas, por exemplo.

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23 a 27 de janeiro de 2017

A partir dessa problemática, propomos nesse trabalho o uso de Smartphones para a realização de medições de intensidade sonora com aplicativos com a função decibelímetro no formato de divulgação científica por meio da ação de extensão itinerante Caminhão com Ciência da UESC, a partir de um experimento de baixo custo presente na exposição de Física. Desta forma, pretendemos aliar o uso investigativo do aparelho para o ensino da Física da Audição, devido ao hábito muito comum de se ouvir música com fones de ouvido estar relacionado a sérios danos no aparelho auditivo, por exemplo, bem como ao fato do Caminhão alcançar um público muito grande de estudantes e professores nas escolas da região Sul da Bahia.

- O Caminhão com Ciência roda por cidades e municípios da região Sul da Bahia - região de abrangência da UESC, há 11 anos, expondo nos finais de semana (geralmente aos sábados), com a ajuda de bolsistas de extensão, demonstrações de Física, experimentos de Química, jogos de Matemática, modelos de Biologia e Biomedicina e maquetes de Geologia. Além disso, conta com a parceria de outros projetos de extensão da UESC, como o projeto 'Céu na Praça', de observações, 'Permacultura Básica nas Escolas', o 'PET (Programa de Educação Tutorial) Solos' e o 'Saúde com Ciência'. (STUCHI, ARAÚJO e CARMO, 2013)

Esse projeto de divulgação científica itinerante inspirara-se no modelo de visitas monitoradas para a elaboração de exposições científicas da maioria dos Museus e Centros espalhados pelo mundo, com a presença de monitores e experimentos ' hands on ' (STUCHI, ARAÚJO e CARMO, 2013). O Caminhão com Ciência já atendeu dezenas de municípios em todo o Estado da Bahia, tendo milhares de visitantes entre alunos, professores e pessoas das comunidades nas adjacencias das escolas visitadas.

## Aspectos da Tecnologia da Informação e Comunicação em divulgação Científica

Para Carlos Vogt, a divulgação científica não deve ser apenas voltada à aquisição de conhecimentos e veiculação de informação, mas para uma reflexão sobre o papel da Ciência e sua função na sociedade para a tomada de decisões (VOGT, 2008). Silva, Arouca e Guimarães falam ainda que um dos objetivos da divulgação científica é o de despertar o interesse vocacional das novas gerações pela Ciência (SILVA, AROUCA e GUIMARÃES, 2008)

Smatrphones e Tablets vêm sendo largamente utilizados para o ensino de Física devido a mobilidade que possibilitam e pela praticidade pelo fato de muitos aplicativos, ou applets , gratuitos realizarem uma infinidade de medições com os sensores desses aparelhos (microfone, bússola, giroscópio, acelerômetro e luxímetro, por exemplo), em substituição aos computadores pesados e seus sensores caros e de difícil acesso por meio de interfaces e programas específicos (VIEIRA, 2013)

As Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) trazem uma grande quantidade de possibilidades por meio de sofisticados instrumentos, não só de comunicação e informação, mas de interface para a leitura do mundo em diferentes perspectivas, entre elas a da Física. As TIC estão cada vez mais presentes no cotidiano com a inserção de novos objetos tecnológicos, que devem estar aliados...

(...) a uma perspectiva educacional comprometida com o desenvolvimento humano, com a formação de cidadãos, com a gestão

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democrática, com o respeito à profissão do professor e com a qualidade social da educação (BRASIL, 2008, p.17).

Desta forma, a visita do Caminhão com Ciência trazendo a possibilidade de leituras da realidade com recursos tecnológicos para a abordagem do conceito de conforto acústico possibilitam aos visitantes da exposição a discussão de um problema que afeta a todos diretamente, sem muitas vezes qualquer esclarecimento científico mais detalhado sobre o tema.

Nos reportamos então a Bachelard quando diz que ' todo conhecimento é resposta a uma pergunta ' (BACHELARD, 1996, p.18). Procuramos assim, auxiliar os visitantes a buscarem por meio de situações investigativas a solução de problemas, caracterizando a atividade como mais próxima de uma investigação científica, caracterizando assim o ensino por investigação (AZEVEDO, 2004).

## A Física da Audição a partir de um experimento de baixo custo do Caminhão com Ciência

No presente trabalho, utilizamos um experimento feito no formato de um tambor (fotos 1 e 2), onde pretendemos obter ao percutir em sua membrana um efeito semelhante ao que ocorre na membrana timpânica do ouvido humano

Foto 1 . Tambor sonoro, membrana vibratória.

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Foto 2 . Tambor sono, saída do ar

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Na foto 1 no momento em que damos um toque na membrana, a mesma vibra e propaga um som que sai pelo orifício mostrado na foto 2. O aplicativo é usado nesse ponto para detectar a propagação da intensidade dessa onda no microfone do celular. A intensidade da onda, definida como sendo potência por unidade de área, será tanto maior quanto a energia empregada no toque dado à membrana do tambor.

A intensidade sonora (I) é definida fisicamente como a potência sonora recebida por unidade de área de uma superfície, ou seja:

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Mas como a potência pode ser definida pela relação de energia por unidade de tempo:

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Então, também podemos expressar a intensidade por:

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A unidade mais usadas para a intensidade é É chamada mínima intensidade física, ou limiar de audibilidade, o menor valor da intensidade sonora ainda audível:

É chamada máxima intensidade física, ou limiar de dor, o maior valor da intensidade sonora suportável pelo ouvido:

Conforme um observador se afasta de uma fonte sonora, a intensidade sonora ou nível sonoro ( ) diminui logaritmicamente, sendo representado pela equação:

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A unidade utilizada para o nível sonoro é o Bel (B), mas como esta unidade é grande comparada com a maioria dos valores de nível sonoro utilizados no cotidiano, seu múltiplo usual é o decibel (dB), de maneira que 1B=10dB.

Para a exposição do Caminhão faremos uma analogia da membrana do experimento com a membrana timpânica do ouvido humano, mostrando que quanto maior a intensidade do toque no tambor, maior será o resultado da intensidade sonora de decibéis (definida a partir da potencia do impacto da onda sonora por unidade de área), ocorrendo o mesmo com o nosso ouvido quando nos expomos a sons de alta intensidade. A pressão sonora sobre os ouvidos acima dos limites pode causar lesões ao tímpano, prejudicando a audição causando até a surdez devido ao rompimento da membrana.

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## Um Aplicativo de Decibelímetro para Smartphones nas Exposições do Caminhão com Ciência

Dentre as diversas equipes que compõe este projeto, tem-se o grupo de alunos e professores que desenvolvem trabalhos para os experimentos relacionadas a Física. Uma das atividades a ser desenvolvida é conscientizar os visitantes acerca dos danos à saúde causados por elevados níveis de ruído que podem estar expostos no seu dia-a-dia, no ambiente de trabalho, escolar ou até mesmo em atividades simples como escutar música no fone de ouvido com volume alto.

Apesar de ser um conceito subjetivo, Carvalho (2010) afirma que ruído é considerado todo som indesejável. As consequências para o ser humano relacionadas a exposição a sons intensos e/ou frequentes são variadas, tendo como limite máximo a perda auditiva, mas outros efeitos podem ser observados, como por exemplo, a dor de cabeça, dor de ouvido, zumbido, ansiedade e estresse após a exposição do indivíduo.

Não é apenas o ambiente escolar que está sujeito a este mal, todo e qualquer ambiente é passível de apresentar poluição sonora. A Norma Regulamentadora - NR 15 (BRASIL, 1978), trata das atividades e operações insalubres em ambientes de trabalho e apresenta em seu Anexo I os limites de tolerâncias para ruído, conforme Tabela 1. Pode-se observar que quando maior o nível de ruído menor deverá ser a exposição para que não haja danos à saúde.

Tabela 1 : Limites de tolerância para ruído

Fonte: Adaptado de NR 15 (BRASIL, 1978)

Diante deste contexto, durante as exposições do 'Caminhão com Ciência' os monitores da equipe de Física irão convidar os visitantes a conhecer aplicativos que estão disponíveis para Smartphones de forma gratuita e que tem como objetivo aferir níveis de pressão sonora em decibéis, para conscientizar sobre a exposição a poluição sonora e seus malefícios a saúde humana.

Testamos aleatoriamente seis aplicativos entre os mais bem avaliados (acima de 4 estrelas) disponíveis no Google Play e todos funcionam bem para medições que estejam dentro dos limites do hardware que varia entre os muitos modelos de Smartphones disponíveis no mercado. Como esses aparelhos possuem microfones calibrados para a voz humana, não encontraremos aparelhos que realizem medições além dos 120dB.

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A precisão da medida não é relevante para os nossos objetivos, pois buscamos a conscientização dos visitantes das exposições de Física sobre os perigos do som alto para o aparelho auditivo e despertar o interesse para o uso de aplicativos de celular para a realização de medições de grandezas físicas em situações do cotidiano. Sendo assim esses aplicativos dispensam calibração para as atividades que propomos. Testamos os aplicativos para um valor conhecido de intensidade sonora que é o da conversação normal a distância aproximada de 1m, que é de 60dB, e todos apresentaram valores aproximados nesta faixa. Testamos os aplicativos em cinco modelos de Smartphones diferentes com os mesmos resultados.

Um aplicativo disponível de forma gratuita que usaremos como exemplo é o Sound Meter desenvolvido pela Smart Tools Co ., com versão 1.6.7 em português. Ele também é utilizado para mensurar a quantidade de som emitida no ambiente, e possui mais de dez milhões de downloads, sendo assim, o aplicativo com mais usuários no segmento, conforme números da plataforma de downloads Google Play.

A Figura 1 mostra a tela inicial do aplicativo em duas opções (a ou b). Em ambas o ponteiro e medidor analógico variam conforme detecção de ruídos presentes no local. Na figura 1a podemos comparar o ruído registrado com alguns tipos de ambientes. Acionando o botão à direita do mostrador vemos a apresentação de um gráfico de aferição 'Intensidade do ruído x tempo' (figura 1b). Acima à direta o botão com a imagem de uma câmera possibilita a captura da tela.

Figura 1 : a) Tela inicial do Aplicativo Sound Meter desenvolvido pela Smart Tools Co (Esquerda); b) Opções na apresentação do gráfico.

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À medida que o ponteiro vai oscilando, 3 linhas vão ficando estáticas, afim de mostrar quais foram as medidas mínima, média e máxima registradas pelo aplicativo. Além disso, o ruído registrado é comparado com alguns ambientes programados pelos desenvolvedores. Quando optamos por exibir o gráfico mais dois ícones torna-se disponíveis possibilitando a mudança da cor da tela de fundo e o outro pausa a medição (Figura 1b).

O botão acima à esquerda mostra o menu deste aplicativo que possui sete opções além de informar a versão instalada. A primeira opção de menu é 'Visitar Blog' e a segunda YouTube . A terceira opção é para calibração de forma manual com auxílio de um equipamento profissional. Também existe a possibilidade de adquirir a versão Pro deste aplicativo por R$ 5,50. Na opção 'Mais aplicações' o usuário é redirecionado a plataforma Google Play onde pode encontrar outros

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aplicativos criados pelo mesmo desenvolvedor. Em 'Enviar e-mail/retroalimentação' é possível entrar em contato com o desenvolvedor e em 'Configurações' encontramse outras opções, sendo uma delas o modo de ponta-cabeça que ao ativar permite apontar o microfone do Smartphone para a fonte sonora e simultaneamente acompanhar a aferição; outra é notificar através da mudança da cor da tela de fundo a intensidade do ruído.

De um modo geral observamos que o aplicativo é intuitivo e funcional, podendo ser utilizado pelo público alvo das exposições do 'Caminhão com Ciência' com objetivo de realizar aferições de maneira informal dos ruídos em diversos ambientes, apenas apontando o aparelho para onde será realizada a medição, inclusive do experimento que propomos como analogia ao tímpano humano.

## Conclusões

As exposições do Caminhão com Ciência podem contribuir muito na divulgação da utilização de Smartphones para o ensino de Física, já que isso representa uma inovação nas práticas em sala e aula na região Sul da Bahia. O grande interesse, por parte dos alunos, por esse tipo de tecnologia, que se deve às suas funções e usos em redes sociais, é um ponto a favor dessa ideia. A hipótese que temos é que esse interesse aumente ainda mais quando fizerem uso dessas funções de forma mais aprofundada, por exemplo, utilizando os Smartphones como instrumentos de medida. A partir do interesse dos alunos, pretendemos despertar iniciativas de uso em sala de aula pelos professores das escolas visitadas.

A partir desse trabalho, iniciaremos os testes dessa proposta nas exposições do Caminhão com Ciência, bem como de adaptação de outros experimentos de Física para a leitura de dados com aplicativos de celular. Além do microfone, os Smartphones oferecem muitas possibilidades de medições a partir de sensores como a bússola, o giroscópio, o acelerômetro e o sensor de luminosidade, por exemplo.

## Referências

AZEVEDO, Maria Cristina P Stella. Ensino por Investigação:

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VIEIRA, Leonardo Pereira. Experimentos de Física com Tablets e Smartphones . Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2013. Disponível em:

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