FLAUTA DE COMPRIMENTO AJUSTÁVEL: UMA PROPOSTA DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL

## FLAUTA DE COMPRIMENTO AJUSTÁVEL: UMA PROPOSTA DE ATIVIDADE EXPERIMENTAL

## Gabriel de Carvalho Villela 1 , Sarah de Oliveira 2

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UFRRJ/Curso de Licenciatura em Física/PET Física, gabrielvillela97@gmail.com

2 UFRRJ/Curso de Licenciatura em Física/PET Física, sarahdeoliveiramello@hotmail.com

## Resumo

O papel de um professor está repleto de desafios, e um deles é facilitar o processo de aprendizagem para determinados conteúdos, como no ensino de ondulatória, por exemplo, que quando se estende para o estudo de ondas sonoras, se depara com uma dificuldade de compreensão dos alunos proveniente do fato de ser um fenômeno pouco visível. Para auxiliar neste processo, o professor pode optar por realizar atividades tanto fora como dentro da sala de aula, que se planejadas corretamente podem ser agentes motivadores para o aluno. Esta atividade a ser realizada é proposta deste trabalho. Essa atividade é feita com materiais de baixo custo para assim, por meio da experiência, aproximar o aluno do conhecimento científico e, além disso, relacionar a aprendizagem com o cotidiano do educando. Para isto, será feito um instrumento musical com materiais de baixo custo, uma flauta com o comprimento ajustável que pode ser confeccionada tanto pelo professor quanto pelos próprios alunos. Esta flauta é construída de forma que o seu comprimento pode variar de acordo com o desejo do usuário, e ao assoprá-la e mudar o seu comprimento pode se observar que a frequência e o comprimento do tubo são inversamente proporcionais, ou seja, quanto maior o comprimento do tubo, menor a frequência que será observada, e isso pode ser comprovado através de qualquer afinador, ou aplicativo de análise de frequência, que pode ser obtido gratuitamente por qualquer celular. Assim, é possível tornar mais fácil o entendimento das propriedades ondulatórias das ondas produzidas por tubos sonoros, e suas relações com o comprimento do tubo.

Palavras-chave : Ensino de Física, Ondas, Som, Flauta.

## Introdução

Em meio a inúmeras dificuldades no processo de aprendizagem do aluno, podemos citar uma delas como a dificuldade de compreender os conceitos de ondas. O aluno costuma relacionar a propagação de uma onda em um meio material com o movimento desse meio material, e isso torna mais difícil a real compreensão dos conceitos de ondulatória. Esse problema não ocorre somente com ondas mecânicas visíveis, como a onda em uma corda por exemplo, mas principalmente quando se fala de ondas sonoras, que são de difícil visualização. (SOUZA, 2011).

De acordo com Pereira (2013) o uso de instrumentos musicais pode exercer um importante papel no aprendizado do aluno e sua demonstração pode motivá-lo se elaborada e planejada corretamente dentro de uma aula (GOMES, 2010). Pereira também diz que é possível trabalhar o lúdico dos alunos com instrumentos musicais feitos com materiais de baixo custo e relacionar este fenômeno com o cotidiano através da música. Entre centenas de instrumentos, podemos citar os instrumentos de sopro que se caracterizam por produzir som através de vibrações no ar (BEATRIZ, 2013) esses tipos de instrumentos podem ser um excelente aliado para auxiliar o ensino de ondas sonoras, e entre eles está a flauta.

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A flauta foi um dos primeiros instrumentos musicais construídos pelo homem, mas a sua origem é algo incerto, pois se acredita que ela tenha sido inventada simultaneamente por povos que não tinham nenhum contato entre si. Uma versão que é bem aceita sobre a sua origem é a de que o homem primitivo, na ânsia de imitar o som dos pássaros, aprendeu a assobiar, e posteriormente, ao ouvir o som produzido pelo vento nos canaviais, tomou um pedaço de cana e o assoprou, produzindo um som parecido com o assobio, só que mais forte. (WOLTZENLOGEL, 1995).

A formação de notas musicais na flauta se dá pelo fato dela se comportar como um tubo sonoro, assim como todos os outros instrumentos de sopro. (BEATRIZ, 2013). Em tubo sonoro, nós vemos a formação de uma onda sonora estacionária devido à interferência de uma onda e a sua onda refletida em um obstáculo (extremidade fechada), ou em uma zona de pressão superior (extremidade aberta). Uma extremidade aberta equivale a um vale e uma extremidade fechada equivale a um nó, e a formação dessa onda sonora estacionária é semelhante à formação de uma onda estacionária em uma corda, assim como as suas propriedades. (NUSSENZVEIG, 2014).

A flauta se comporta como um tubo sonoro de extremidades abertas, e nesse tipo de tubo o comprimento de onda da onda sonora formada nele está relacionado com o seu comprimento L através de uma relação, dada por

Onde λ é o comprimento de onda, L é o comprimento do tubo e n é o número harmônico. Sabendo a relação entre a frequência e o comprimento de onda, temos uma relação entre a frequência da onda sonora e o comprimento do tubo, dada por

Onde f é a frequência e v é a velocidade de propagação da onda sonora. (halliday 2).

Em termos qualitativos, a frequência de uma onda produzida em um tubo sonoro de extremidades abertas é inversamente proporcional ao comprimento do tubo. A frequência de uma onda sonora que dita a nota musical que ela representa, logo, pela relação apresentada acima, quanto maior o tubo, mais grave é o som e quanto menor o tubo, mais agudo é o som. (BEATRIZ, 2013).

Apesar do conhecimento sobre as ideias que regem o funcionamento de uma flauta, a construção de um experimento faz com que o aluno entenda melhor os fenômenos físicos ali presentes. A familiaridade com os objetos em estudo irá aproximar o aluno do conhecimento científico que é o objetivo de qualquer aula que visa uma aprendizagem mais significativa. (SANTOS, 2014).

Por isto, este trabalho visa a construção de uma flauta que possui comprimento ajustável, onde é possível explorar a relação entre as propriedades da onda produzida pelo tubo sonoro e as propriedades do tubo, principalmente a relação entre a frequência da onda e o tamanho do tubo, de forma qualitativa..

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## Materiais e Métodos

A flauta de comprimento ajustável consiste em dois tubos de PVC de diâmetros diferentes, porém próximos, que são encaixados, um no outro, de forma a possibilitar a movimentação de ambos. Uma interpretação possível é a qual o tubo de menor diâmetro está encaixado no tubo de maior diâmetro de forma a possibilitar o movimento de entrada e de saída do tubo. Esses movimentos permitem a alteração do tamanho da flauta.

Os diâmetros escolhidos para os tubos foram 20 mm e 25 mm. Com o tubo de menor diâmetro foi feita uma espécie de flauta doce, porém sem os furos correspondentes às notas musicais. Para a construção dessa flauta, tomamos um pedaço de 33,5 cm do tubo. Ambas as extremidades do tubo foram lixadas, para serem retiradas falhas e rebarbas provenientes do corte ou já existentes. Em uma das extremidades, foi feito um corte de 3 cm por 1 cm, conforme o mostrado na figura 1, onde será feita a embocadura da flauta. A parte de 1 cm, que se encontra abaixo do corte, mostrada na figura 1, é o lábio da flauta, que é feito lixando a flauta com a lixa inclinada, de forma a criar a estrutura vista transversalmente mostrada na figura 2.

Figura 01: Corte e lábio.

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Figura 02: Corte e lábio vistos transversalmente.

Para reduzir a passagem do vento proveniente do sopro, é colocada uma rolha, de 2,5 cm de comprimento, na extremidade onde foi feito o corte, e encaixado por cima um pedaço do tubo de 20 mm de diâmetro, com 1,5 cm de comprimento, assim como é mostrado na figura 3. Esse pedaço de tubo é cortado para poder permitir o encaixe e esse corte é mostrado na figura 4.

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Figura 03: Embocadura da flauta.

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Após a confecção da embocadura, encaixamos a outra extremidade do tubo de 20 mm de diâmetro em uma das extremidades de um pedaço do tubo de 25 mm de diâmetro, de 38 cm de comprimento, com as extremidades lixadas.

A flauta de comprimento ajustável consiste nessa montagem dos dois tubos. Ao movimentar os tubos, o comprimento da flauta é alterado, logo, o som produzido por ela varia.

## Resultados e Discussão

A confecção da flauta foi realizada conforma o que foi apresentado na metodologia. O resultado final é visto na figura 5.

Figura 05: Flauta de comprimento ajustável.

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Utilizando um aplicativo de celular gratuito chamado Fine Chromatic Tuner , foi possível analisar a relação entre as frequências emitidas pela flauta e o comprimento da mesma. Os valores observados se encontram na tabela 1. O comprimento foi medido de uma extremidade à outra da flauta de comprimento ajustável.

Tabela 01: Comprimentos e frequências correspondentes.

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Figura 04: Pedaço de tubo.

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62,3

279,1

Dó sustenido

As frequências apresentadas na tabela 1 são valores aproximados, pois as leituras apresentadas no aplicativo variam bastante, mas permanecem dentro da faixa de frequência correspondente à nota musical também apresentada na tabela.

Podemos observar que quanto mais aumentamos o comprimento do tubo, menor é a frequência que podemos perceber, isso ocorre pois, como dito anteriormente, a frequência é inversamente proporcional ao comprimento do tubo, por isso, quando aumentamos ou diminuímos esse comprimento, a frequência varia.

Os resultados mais significativos são os apresentados na tabela 1, porém a flauta também apresenta alguns resultados para outros comprimentos. Para comprimentos menores que 49 cm, a flauta não produz som. Com 64 cm de comprimento, o som da flauta fica mais agudo, e para comprimentos maiores que este, o som se comporta da maneira esperada, porém o aplicativo não consegue medir as frequências emitidas. Para esses comprimentos maiores, acredita-se que as notas emitidas estejam uma oitava acima do esperado. Esses resultados podem vir de algum erro na confecção, ou do fato do diâmetro do tubo sonoro mudar, pois mesmo o diâmetro dos dois tubos sendo próximos, a diferença entre eles ainda pode interferir.

A escolha dos diâmetros dos tubos foi feita propositalmente, pois chegaram a serem testados tubos com diâmetros maiores, mas os resultados esperados foram melhores observados utilizando os tubos de 20 mm e 25 mm.

## Conclusão

Os métodos mostrados neste trabalho, podem então contribuir para uma aprendizagem mais significativa do aluno, pois com ele conseguimos trazer para o cotidiano do estudante os fenômenos que ocorrem com as ondas em tubos sonoros, explicando isto por meio dos instrumentos musicais. Por ser de fácil construção pode ser utilizado por professores para demonstração em aula, como também confeccionado pelos alunos tanto dentro quanto fora de sala de aula.

Utilizando a flauta de comprimento ajustável, pode ser demonstrado claramente as relações entre as propriedades da onda sonoras com o comprimento do tubo, e fazer com que o aluno compreenda a equação matemática e os motivos que levam o comprimento de um tubo sonoro ser inversamente proporcional a frequência que é lida pelo aplicativo de celular, ou afinador. Além de também ser uma forma de estudar as notas musicais, já que cada frequência emitida nos dá uma nota diferente quando observadas pelo aplicativo.

## Referências

Instrumentos de

BEATRIZ, Ana; FRANCISCA, Ana; MOREIRA, João; VARELA, João; ROCHA, Matias; SANTOS, Samuel. A Engenharia e a Música: sopro. Portugal: FEUP, 2013. Disponível em: &lt;https://paginas.fe.up.pt/~projfeup/submit\_13\_14/uploads/relat\_1M3\_3.pdf&gt;. Acesso em: 16 jul. 2018.

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GOMES, Francisco Halyson Ferreira; SOUSA, Tássia Pinheiro de; QUEIROZ, Mayra Pontes de; COSTA, Maria da Glória Araújo; SOUZA, Maria Juliete Ferreira. Proposta para o ensino de física através da música. In: CONGRESSO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DA REDE NORTE NORDESTE DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA, 5., 2010, Maceió. Anais... Maceió: IFAL, 2010. Disponível em:

&lt;http://congressos.ifal.edu.br/index.php/connepi/CONNEPI2010/paper/viewFile/105 3/804&gt;. Acesso em: 16 jul. 2018.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de Física Básica, 2: fluidos, oscilações e ondas, calor. 5. ed. São Paulo: Blucher, 2014.

PEREIRA, Rodrigo Machado. Abordagem ativa da acústica no ensino médio com a confecção de artefatos musicais pelos alunos. 2013. 84 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de São Carlos, 2013. Disponível em: &lt;https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4442&gt;. Acesso em: 16 jul. 2018.

SANTOS, Emerson Izidoro dos; PIASSI, Luís Paulo de Carvalho; FERREIRA, Norberto Cardozo. Atividades experimentais de baixo custo como estratégia de construção da autonomia de professores de física: Uma experiência em formação continuada. In: ENCORTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENSINO DE FÍSICA, 9., 2004, Minas Gerais. Anais... Minas Gerais: Sociedade Brasileira de Física, 2004. Disponível em:

&lt;http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/epef/ix/atas/comunicacoes/co21-1.pdf&gt;. Acesso em: 16 jul. 2018.

SOUZA, Anderson Ribeiro de. Experimentos em Ondas Mecânicas. 2011. viii, 144 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2011. Disponível em:

&lt;http://www.if.ufrj.br/~pef/producao\_academica/dissertacoes/2011\_Anderson\_Souz S/dissertacao\_Anderson\_Souza.pdf&gt;. Acesso em: 16 jul. 2018.

WOLTZENLOGEL, Celso. Método Ilustrado Para Flauta . 3. ed. São Paulo: Irmãos Vitale, 1995.

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