64ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 2. Ensino de Física

CAIXA DE DIFRAÇÃO: O ESTUDO DA DIFRAÇÃO SONORA.

Eduardo da Cruz Honorato 1 Francisco Antonio Lopes Laudares 2

1. Depto de Física - UFRRJ 2. Prof. Msc./ Orientador - Depto de de Física - UFRRJ

INTRODUÇÃO:

A difração é um fenômeno físico que ocorre com qualquer tipo de onda, quando esta passa por um orifício ou contorna um objeto. A presença da difração sonora em nosso cotidiano dificilmente pode ser evitada, pois o som contorna com relativa facilidade objetos de tamanhos variados e nem sempre nos damos conta da sua ocorrência. Apesar do fenômeno estar presente no dia a dia seu estudo, no ensino médio, resume-se apenas a apresentação de um conjunto de equações e/ou esquemas pouco didáticos nos livros, gerando uma dificuldade natural de visualizar o fenômeno. Experimentalmente a difração é apresentada, em geral, de duas formas: (1) utilizando-se uma cuba de ondas, produzindo muitas vezes a falsa ideia de que o fenômeno ocorre apenas em meios líquidos; (2) difração luminosa causada por um fio de cabelo. No caso da difração das ondas sonoras, está é pouco explorada experimentalmente, visto a dificuldade em propor uma atividade que possa facilitar o processo de aprendizagem do aluno, aumentando seu interesse e possibilitando uma maior discussão sobre o conteúdo. Neste trabalho propomos uma forma simples de apresentar e obter resultados da difração sonora, utilizando um computador e um software gratuito para gerar e gravar o áudio, associando novas tecnologias ao processo de ensino.

METODOLOGIA:

Este trabalho foi realizado em um conjunto de etapas, que são apresentadas: (1) Inicialmente foi construída uma caixa retangular, utilizando o material conhecido como Medium-density fiberboard (MDF), material derivado da madeira e muito utilizado na indústria de móveis, decoração e construção, devido sua facilidade de manuseio; (2) Em uma das faces da caixa, foi fixado um alto-falante, como 8’’ diâmetro e 2 w rms, utilizado como fonte sonora; (3) Na face oposta foram feitas duas fendas lineares e paralelas, com dimensões de 2,5´11,5 cm; (4) Após a montagem da caixa, o alto-falante foi conectado a saída de som de um computador, com sistema operacional Windows XP, com 256 MB de RAM, com processador Intel®Pentium III, para receber o sinal de áudio gerado pelo software Audacity® com frequência de 17.000 Hz; (5) Um microfone comum para pc, leadership, posicionado a uma distância de 10,0 cm das fendas, percorreu horizontalmente uma distância igual a largura da caixa, com o objetivo de captar o som produzido nessa região; (6) O som produzido foi gravado pelo próprio software, para posteriormente analise, como o objetivo de identificar a formação ou não de máximos e mínimos.

RESULTADOS:

Analisando os dados através do software Audacity, percebeu-se vários máximos e mínimos levando em conta as distâncias do microfone à caixa, e a velocidade que foi feita à varredura em frente às fendas. Foi possível observar também que quando a varredura é feita próxima às fendas, observamos somente dois máximos, que é o esperado devido às duas novas fontes sonoras que se formam. Quando afastamos o microfone, cerca de 10 cm, encontramos inúmeros máximos e mínimos, mostrando que o número de máximos varia efetivamente com a distância que se encontra o microfone das fontes sonoras. Um fato importante que se deve destacar é o da velocidade de varredura do microfone em frente às fendas, que quando rápida observamos um “borrão” em vez de máximos e mínimos.

CONCLUSÃO:

Com os dados obtidos podemos afirmar o ótimo funcionamento do experimento para o estudo da difração sonora, visto que os máximos e mínimos encontrados foram bem definidos na captura com o Audacity. Também percebemos que para ter uma melhor coleta de dados o movimento do microfone em frente às fendas deve ser realizado vagarosamente, pois percebemos que a realização de movimentos rápidos do microfone não permitem diferenciar as regiões de máximos e mínimos, apresentando somente um “borrão” constante de áudio. Com os resultados obtidos podemos confirmar todas as propriedades da difração sonora, e que a captura da difração depende da distância e da velocidade que o microfone se encontra. Com a utilização do computador e de softwares como ferramentas de apoio, e a construção de uma caixa para acondicionar uma fonte sonora, demonstrar aos alunos do Ensino Médio um dos fenômenos mais envolventes da acústica: a difração. Com esse experimento de baixo custo, pode-se demonstrar quantitativamente a difração sonora.

Palavras-chave: Difração, Audacity, Ondas Sonoras.