Ciência dos instrumentos
Introdução
Neste experimento vamos explicar um pouco sobre a ciência por trás dos instrumentos de percussão e ensinaremos como montar um instrumento com tubos usados na embalagem de batata frita.
Figura 1: Tubos de embalagem de batata frita.
Materiais necessários
- 10 tubos
- 8 balões
- 8 gominhas
- fita crepe
- tesoura
- estilete
- régua
- abridor de latas
Figura 2: Materiais necessários.
Passo 1
Montagem da percussão
Inicialmente vamos construir 8 tubos com os seguintes comprimentos:
31,0 cm
27,4 cm
24,2 cm
22,8 cm
20,1 cm
17,7 cm
15,6 cm
14,6 cm
Para isso vamos realizar dois processos, pois cada tubo desta batata tem, aproximadamente, 21,0 cm.
Abra a parte inferior de todas as 10 embalagens com um abridor de latas, conforme as figuras 3 e 4.
Em seguida, inicie a montagem pelos tubos menores, marcando a altura desejada com a régua e cortando a parte inferior excedente com o estilete.
Para a montagem dos tubos de comprimento maior que 21,0 cm, utilizaremos a parte que sobrou das embalagens já cortadas. Corte essas partes nos comprimentos complementares necessários para unir àsembalagens de 21 cm. Essa união pode ser feita com fita adesiva (figuras 5 e 6). Por exemplo, para montar o tubo de 24,2 cm, corte um resto de embalagem na altura de 3,2 cm e una-o a uma embalagem de 21,0 cm. O resultado é um tubo de (21,0 + 3,2) 24,2 cm. Faça isso para montar cada tubo maior que 21,0 cm.
Para finalizar, corte o bico de 8 balões e prenda cada balão em uma das extremidades do tubo com uma gominha elástica, conforme as figuras 7 e 8. No fim, cada um dos 8 tubos construídos deve ter uma extremidade aberta e a outra tampada por um balão.
É importante que cada balão esteja igualmente esticado em cada tubo.
Confira o vídeo deste experimento abaixo.
Figura 3: Abra a parte inferior da embalagem.
Figura 4: Retire o fundo da embalagem.
Figura 5: Encaixe as partes complementares de embalagem.
Figura 6: Prenda as partes complementares com fita adesiva para formar um tubo maior que 21,0 cm.
Figura 7: Corte o bico dos balões.
Figura 8: prenda um balão em cada tubo com um elástico.
Passo 2
O que acontece
O som é uma onda mecânica, ou seja, uma onda que precisa de um meio para propagar-se. Para produzirmos um som, podemos fazer com que um objeto vibre.
Neste experimento, utilizamos um tubo com a parte inferior aberta e uma membrana na parte superior. Quando batemos na membrana, o ar dentro do tubo vibra com várias frequências. Entretanto, apenas as frequências que o tubo consegue amplificar irão provocar sons audíveis. Tais frequências dão origem a ondas estacionárias no interior do tubo.
As ondas estacionárias são ondas que se formam a partir da propagação e da reflexão de ondas em ambientes confinados. A superposição de ondas recém produzidas e refletidas dá origem a regiões que vibram com diferentes amplitudes (fig. 9). Os pontos cuja amplitude de vibração é desprezível são chamados nós; os pontos que exibem um máximo de amplitude de vibração são chamados ventres ou anti-nós.
Tubos com comprimentos diferentes dão origem a ondas estacionárias de comprimentos máximos também diferentes. Ondas mais compridas estão associadas a sons mais graves; as mais curtas, seguem associadas a sons mais agudos. Por isso, ao cortamos tubos em diferentes comprimentos podemos gerar sons próximos da escala ocidental de sete notas (dó, ré, mi, fá, sol, lá, si).
Para chegarmos aos valores de comprimento utilizados no experimento utilizamos a seguinte tabela:
Notas Frequências L sem correção L com correção
C 261,6256 32,77 30,98
D 293,6648 29,2 27,41
E 329,6276 26,01 24,22
F 349,2282 24,55 22,76
G 391,9954 21,87 20,08
A 440,0000 19,48 17,69
B 493,8833 17,36 15,57
C 523,2511 16,38 14,59
Nesta tabela, L sem correção corresponde ao comprimento exato do tubo. L com correção é igual a esse comprimento mais um quarto do diâmetro interno do tubo. Essa correção é necessária porque o ventre das ondas estacionárias que se formam no interior do tubo não coincide com sua extremidade, ficando um pouco acima da mesma.
Figura 9: Nós e ventres de ondas estacionárias.
Fonte: PELIZER, Gianni. Ciência dos instrumentos. Ponto Ciência