terça-feira, 12 de abril de 2016

Manual da Mostra Prismas do Som



Sound Prisms - Education through Music Acoustics

Music represents a key experience in education and in life.
We can establish bridges among all disciplines by means of music education. History, geography, physics, math, literature, philosophy, physical education, linguistics... Each field can be immediately reached by music, in particular by an acoustic and musicological approach. 
This exhibition, supported by Brazilian SESC-Science foundation, has been visited by thousands of students from both private and public schools in the states of Ceará, Federal District, Amazon and Pernambuco. 







Manual da Exposição Prismas do Som
Leonardo Fuks- Assessor
Sesc Ciência - DN
Instalação Modular Portátil de Educação Sonora


Versão 1.0











SUMÁRIO


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Descrição:



O presente projeto consiste na concepção e construção de uma exposição compacta e portátil, formada por várias estações num conjunto de equipamentos didáticos que permitem a experimentação sonora e a demonstração de conceitos, servindo como ferramenta educacional a ser empregada nas Salas de Ciência do SESC - Departamento Nacional de todo o país.


O conceito central deste projeto é o de um PRISMA que possibilita a decomposição e a abordagem dos fenômenos sonoros sob cinco facetas distinguíveis: (1) O Som Físico; (2) A Percepção Sonora; (3) O Meio Ambiente; (4) Os Instrumentos Sonoros  (5) O Corpo Humano.


A Exposição está subdividida em DOIS VOLUMES, com equipamentos distintos que podem ser apresentados de maneira separada e independente.

Justificativa:



O SESC - Ciência desenvolveu em 2004 a Exposição Da Onda à Harmonia, que percorreu o Brasil em diferentes unidades por mais de dois anos, ocupava uma área de aproximadamente 80 m2 e consistia em Dez Estações, cada uma com um equipamento, que, de maneira sequencial era explorado pelos visitantes.


Com a recente legislação relativa à (re)inserção da música nas escolas, e o decorrente vácuo em termos de materiais didáticos e paradidáticos, faz-se necessário um grande esforço na produção de propostas, ferramentas e práticas pedagógicas que tornem de fato a música em disciplina escolar.

A presente proposta visa conceber uma exposição com as seguintes características: interatividade, intercambialidade (visita não sequencial), portabilidade, simplicidade construcional, relativo baixo custo, fácil manutenção, proximidade entre os monitores/mediadores e o público, atualidade e conexão com os diversos conteúdos escolares.

Objetivos Gerais:



O conceito Prismas do SOM foi inspirado no dispositivo óptico estudado pelo grande físico Isaac Newton, que mostrou no século XVII como a luz branca é decomposta num espectro de cores quando passa através de um objeto de cristal com determinadas características.


No presente projeto, concebemos uma série de dispositivos que permitem a decomposição ou a síntese de conceitos e ondas sonoras, de maneira simples mas atraente ao estudante e público curioso. Cada Prisma Sonoro está localizado num campo e perspectiva próprios, mas jogam luz sobre os demais prismas, numa abordagem holística e multidisciplinar, buscando:


  • Propiciar uma oficina expositiva e experimental em que os diversos conceitos de som serão vivenciados pelos participantes.
  • Estimular a curiosidade de jovens para questões relacionadas ao Som, seja em contextos  musicais, comunicacionais, ambientais ou biológico corporais.
  • Servir como ferramenta educacional para o entendimento da natureza do som, de princípios acústicos, da percepção auditiva, da presença do som no meio ambiente, do funcionamento dos instrumentos musicais, da relação entre corpo e som.
  • Estabelecer conexões entre as diversas disciplinas escolares com a música.

Constituição do Projeto:



O projeto, dividido em dois volumes, é subdividido em estações de experimentação e demonstração, que são integrados por um conjunto de dispositivos, conforme segue:


VOLUME I


  1. Conceito de Pressão e Som I – medições de pressão: bola de futebol, bomba de encher, manômetro de mercúrio (mecânico), esfigmomanômetro mecânico e eletromecânico (digital), estetoscópio, barômetro, tubo em U (“U-tube”).


  1. Conceito de Pressão e Som II – transdução de pressão sonora em elétrica: microfone a carvão, transdutor piezoelétrico, alto falante, osciloscópio e gravador digital (dois últimos emulados no computador fornecido).


  1. Oscilações Mecânicas: Sistema Massa Mola, Pêndulo, Mola, Metrônomo, Pêndulo Caótico.


  1. Audição e Modelo de Orelha Humana: mostrando as partes anatômicas da orelha externa, do tímpano, orelha média, orelha interna; equipamento de amplificação da escuta.


  1. Diapasões, tons puros: Diapasão Clínico; tons puros e complexos gerados via software.


  1. Conceito e Medição de Nível de Pressão Sonora (NPS); som e ambiente; medida de decibéis exemplificados em computador; ruído e saúde auditiva, audiograma, níveis verificados no dia-a-dia.


  1. Respiração, modelo de pulmão; demonstração de medição de pressão pulmonar; sopro à distância, produzido por canhão de ar (Air Blaster, tipo de “canhão” que produz um pulso de corrente de ar direcional), Acordeon Desconstruído.


  1. Fonação: Laringe (modelo); laringe mecânica; demonstração da produção de vogais e consoantes (via software).


  1. Série Harmônica e escalas por ela geradas (via exemplos sonoros e software interativo).


  1. Eletrofone I: Sintetizador digital (emulado no computador)- programa V-Synth Demo








VOLUME II


  1. Instrumentos Musicais: Cordofone I: Monocórdio, proporções; Dan Bau, monocórdio do Vietnã.


  1. Instrumentos Musicais: Cordofone II: “Cítara de uma corda só”


  1. Instrumentos Musicais: Aerofone I:  Ressoador de Helmholtz, Tubo de Órgão


  1. Instrumentos Musicais: Aerofone II: Tubos Percutidos


  1. Instrumentos Musicais: Membranofone: tamborim e cuíca,


  1. Instrumentos Musicais: Idiofone I : Figuras de Chladni produzidas numa placa atritada por arco.


  1. Instrumentos Musicais: Idiofones II : Rodafone, sinos, reco-reco; chocalho, kalimba.


  1. Eletrofone II: Theremin , instrumento eletrônico pioneiro.


  1. Ondas no Espaço: Rádio Galena


  1. Gadgets sonoros: Caixinhas de som orquestra

Vídeos Instrucionais:



Uma série de cinco vídeos com conteúdos teóricos sobre a mostra foram elaborados com o roteiro e  participação do prof. Leonardo Fuks, conforme segue:


Aula 1 – Pêndulos e Molas


Aula 2 – Pressões


Aula 3- Do Diapasão ao Instrumento Musical – o Diapaphone


Aula 4- Um Monocórdio Vietnamita, o Dan Bau


Aula 5- Sistema Auditivo

Acondicionamento dos equipamentos


AVISO IMPORTANTE

Seguem fotos ilustrativas dos estojos que comportam os dispositivos da Mostra Prismas do Som, que, na sua maioria, foram confeccionados em madeira e necessitam de certo cuidado ao serem manuseados para fins de transporte.


Cada estojo deve ser recoberto com “plástico bolha”, a fim de proteger a integridade da madeira e de seu conteúdo. No interior dos estojos foi aplicada folha de espuma E.V.A. de média densidade e os espaços vazios dentro dos estojos, para efeito de transporte, devem  ser preenchidos com plástico bolha ou com papel amassado.


Figura 1 Estojo do Monocórdio (inspirado no instrumento vietnamita Dan Bau)
Figura 2 Caixas dos kits, ainda na oficina de marcenaria.






                                                     Figura 3 Metalofone (Idiofone)


                                             Figura 4 Rodofone com sinos (Idiofones)


                                                     Figura 5 - Rodofone (Idiofone)

                                                 Figura 6Detalhe de fixação do Rodofone
                                               Figura 7 Detalhe de fixação do Rodofone


                                      Figura 8 Montagem do Rodofone no eixo de rotação
                                                            Figura 9 Base do Rodofone


                              Figura 10 Caixa com Bola, Amplificador, Kalimba e outros itens
                               Figura 11 Caixa com Bola, Kalimba, amplificador, tamborins
                                   Figura 12 Caixa com o Diapafone (Idiofone Ampliifcado)
        Figura 13 Colocação das varetas de reforço da haste do Dan Bau- monocórdio (cordofone)


                        Figura 14 Caixa com manômetro e demais componentes do kit de pressão


                                    Figura 15 Montagem do Canhão de Ar Airzooka (a)


                                      Figura 16  Montagem do Canhão de Ar Airzooka (b)


Figura 17 kits de pressão e de respiração


         


     


   


 


          


        






Conceito de pressão e som:

ESTAÇÃO 1


PRESSÃO e SOM I.
Disciplinas relacionadas: Física, Química, Biologia, Geografia.


Medições de pressão: bola de futebol, bomba de encher, manômetro
eletrônico, manômetro de coluna, esfigmomanômetro eletrônico,
esfigmomanômetro mecânico, estetoscópio, tubo em U, barômetro.


Vamos MEDIR a Pressão!


A presente estação contempla diversos dispositivos que permitem a medição de pressão.
Pressão, por definição, é a força aplicada sobre uma certa superfície.


Seu cálculo é obtido dividindo-se o valor da força sobre a área da superfície considerada, trata-se, entretanto, de uma grandeza intensiva, que pode ser medida em cada ponto de um meio.
Apesar da força ser um vetor, a pressão é um escalar, que pode ser representado por um valor, um número, e expresso numa grande variedade de unidades.


O presente equipamento conta com diversos dispositivos que auxiliarão demonstrar e  compreender o conceito de pressão. Importante já termos em mente que som é simplesmente uma variação da pressão ambiente, que somos capazes de detectar com o nosso sistema auditivo dentro de certos limites.


Este kit possui um barômetro, instrumento que nos permite medir a pressão ambiente. um manômetro, um esfigmomanômetro, um medidor de pressão sanguínea, uma bola de futebol, uma bomba para enchê-la e um tubo em U.


O objetivo é que cada dispositivo possa demonstrar e medir os diferentes “tipos” de pressão do ar, Pressão Absoluta (barométrica) e Pressão Relativa (manométrica, no caso da bola de futebol).


A Pressão Sanguínea (pressão manométrica arterial ou PA) é geralmente medida de forma indireta, através do colapsamento dos vasos sanguíneos e da escuta de ruídos característicos, chamados de Sons de Korotkoff.


A bola de futebol será enchida com a bomba manual, partindo do estado de pressão ambiente (chamada popularmente de “bola murcha”) e atingindo um grau de enchimento que será considerado como aceitável.


Em seguida, será conectada ao manômetro de mercúrio, que permitirá a medição da pressão no seu interior.


Como sabemos, os valores de pressão das bolas desportivas são padronizados. Segundo a norma internacional do esporte, a Bola de Futebol de Salão deve ser inflada com  uma pressão entre 0,6 e 0,9 atmosferas (600 – 900g/cm2) (8,82 PSI e 13,23 PSI) (456 mm Hg - 684 mm Hg) (620 cm H2O - 930 cm H2O).


Figura 18 PRESSÃO : Mesa com o equipamento disposto


Figura 19 PRESSÃO: Demonstração e mediação em Curso


Figura 20 PRESSÃO: Demonstração e mediação em Curso

Já numa bola de futebol de campo, a pressão precisa estar entre 0,6 e 1,1 atmosferas (600 – 1100 g/cm²) ao nível do mar, sendo, portanto, admissível que esta última tenha uma pressão um pouco mais alta do que a de futebol de salão.


Importante salientarmos que estando a bola com pressão manométrica ZERO, esta já apresenta em seu interior o valor da pressão absoluta determinada pelo barômetro.

O barômetro (que mede a pressão absoluta) compara a pressão externa com aquela presente em seu interior, que é próxima do vácuo.


O tubo em U (em inglês, U-Tube e que não deve ser confundido com YouTube) é um dispositivo extremamente simples.


A medição é tomada por  comparação entre a pressão externa contra um recipiente de referência.


Por meio da relação entre o meio externo, ligado ao tubo em U, no caso, com água (que é o mais comum, mas pode ser preenchido com outro líquidos,s como o mercúrio) se pode saber ao se visualizar a coluna, o equivalente da coluna de água que se estabelece, esta, geralmente acoplada à uma escala ou régua graduada.


Quando há uma diferença de pressão entre o meio externo e o tubo em U, o lado  que apresenta maior altura é o lado que possui maior pressão e um abaixamento do nível pois o ar que está dentro do tubo empurra o fluido de maneira que o nível da água seja rebaixado abaixo do nível médio (nível de repouso).


Pelo lado do outro ramo do tubo em U, onde a pressão ambiente seja mais baixa do que a pressão do recipiente, fará com que a coluna de água suba a uma altura mais elevada do que altura do ramo de mais alta pressão.


A diferença de altura entre esses dois ramos será a medida da pressão.


Exercício: medição simples da diferença entre a pressão na boca e o meio externo.


Quando conectamos um dos ramos à nossa boca, deixamos o outro ramo livre para exercemos uma pressão, digamos, positiva, ou seja, de sopro (compressão).


O ramo do lado onde se sopra pela boca irá baixar enquanto que o outro irá se elevar, devido à diferença de pressão entre a boca e o meio externo, e forçará a subida desta coluna d'água.


Esta subida será tanto maior quanto maior for a diferença de pressão na boca, que pode ser simplesmente comparada com esta altura de coluna de água relativa entre a boca e o meio externo expressa em dezenas de centímetros de ar da coluna de água.


Caso o fluido no tubo em U seja de outra natureza, digamos, de mais alta densidade, a elevação desta coluna será reduzida em relação à coluna d'água.


No caso do fluido utilizado ser de densidade menor do que a água na coluna de medição, terá a diferença mais ampliada.

Medição da Pressão Sanguínea


O coração é um músculo extremamente complexo, dotado de cavidades, dutos de sangue e válvulas. Ao realizar os batimentos cardíacos, o coração está na realidade cumprindo a sua função de bomba de circulação, aumentando a pressão em certas áreas internas, admitindo sangue em suas cavidades e assim assim fazendo com que o sangue circule através do corpo.


Interessante observar que quando se diz que se vai “tirar a pressão”, significa que se está medindo a pressão através de um método indireto que consiste em perceber auditivamente com uma pressão externa aplicada sobre o braço afeta a circulação naquela área. Tais mudanças de fluxo sanguíneo resultam em ruídos diferenciados.


O profissional experiente detecta tais sons com o auxílio de um estetoscópio. Enquanto escuta atentamente, mede a pressão externa aplicada sobre o braço, assim determinando as pressões máxima (sistólica) e mínima (diastólica) verificadas no interior da artéria.


O manguito (faixa inflável) do manômetro é instalado no braço de um individuo e, em seguida, a pêra é apertada e o aumento da pressão no manguito causa um estrangulamento e colapsamento dos tecidos e vasos do braço, onde o fluxo de sangue é praticamente interrompido.


Em seguida, com a liberação da válvula, a pressão em torno do braço é reduzida lenta e  progressivamente, até que se possa escutar o reinício do fluxo de sangue.


Esta é a pressão máxima, ou sistólica.


A partir deste ponto, a pressão continua sendo reduzida até que ocorre uma mudança no padrão sonoro escutado, sendo a pressão neste ponto a pressão mínima, ou diastólica.


Concluímos então que através do conjunto de dispositivos da estação 1 se faz possível medirmos a pressão atmosférica absoluta (com o barômetro), a pressão interna de bola de futebol (com o manômetro), e a pressão cardíaca (como o esfigmomanômetro), representadas pelos seus valores máximo (sistólico) e mínimo (diastólico), verificados na onda de pressão cardíaca.


Recomendações :


Deve-se ter cuidado com a agulha (bico) da bomba de ar, para que não se perca - deve estar travada pela alavanca (cortada) da bomba e também não danifique a bola (lubrificar com vaselina).


Atenção com o manômetro de mercúrio, que além de frágil (tubo de vidro) pode vazar o próprio metal que é tóxico.


A base do manômetro deve ser firmemente fixada na mesa.





ESTAÇÃO 2


Conceito de Pressão e Som II – transdução de pressão sonora em elétrica:
microfone membrana, microfone de carvão, microfone piezoelétrico.


Usando Amplificador e Computador inclusos:


O kit que compõe a Estação 2  permite detectar vibrações e variações de pressão bem mais sutis do que verificadas pelo equipamento, pois são mais variações de pressão acústica.


Para isso será usado o sensor de pressão acústica, chamado genericamente microfone.


Há uma grande variedade de microfones utilizando maneiras diferentes de detectar em mídia as variações de pressão acústica.


Nesta unidade utilizaremos um microfone de membrana, um microfone de carvão, um microfone piezoelétrico e outros mais.


Estes microfones serão conectados a equipamentos que nos permitem visualizar a onda sonora presente e registrá-las.


Cada microfone pode também ser chamado de transdutor, por ser um dispositivo capaz de converter as variações de uma determinada natureza para variações de outro tipo de energia. Geralmente um microfone converte pressão mecânica em tensão elétrica.


No sentido inverso, o alto falante é um dispositivo transdutor capaz de converter variação de tensão elétrica em variação de pressão mecânica ou pressão acústica.


Inicialmente demonstraremos o microfone de membrana e seu alto falante correspondente.


O som em determinado meio é representado por variações da pressão que podem ser positiva, compreensão neutra e pressão negativa de sucção ou descompressão.


O microfone de membrana, ao ser submetido a uma pressão de compreensão, originará em sua saída uma tensão elétrica positiva.


Quando sujeito a uma pressão negativa, ou seja, de sucção, a membrana fará movimento contrário, produzindo uma tensão elétrica negativa.


A associação de pressões positivas e negativas nas proximidades da membrana do microfone formarão ondas elétricas na saída do microfone com valores positivos e negativos, constituindo assim a onda elétrica com características análogas ao som.


Os valores de tensão elétrica são muito pequenos (se comparados com as tensões da rede de distribuição elétrica), então os equipamentos de áudio necessitam ser bastante sensíveis a estas variações de tensão elétrica.


Este sinal elétrico gerado pelo microfone será registrado e posteriormente amplificado pelo circuitos eletrônicos utilizados nos sistemas de som.


Assim como no microfone de membrana se converte energia mecânica em energia elétrica, todos os demais microfones realizam processo semelhante.


O microfone de carvão é um sistema muito antigo que data do século dezenove.


Neste sistema teremos um circuito alimentado por bateria.


O carvão do referido microfone se apóia sobre duas lâminas ligadas por fios que, quando em repouso, se verifica como uma voltagem fixa.


Ao ser submetido às variações de pressão acústica, o pedaço de carvão entra em vibração, comprimido com mais ou menos força os terminais que recebe estímulo sonoro.


Quando a pressão for positiva, o carvão faz contato mais próximo, com mais força, sobre as duas lâminas do suporte.


Este contato maior com as lâminas assegura a geração de uma tensão máxima.


Por outro lado, no momento em que o som que atua sobre o carvão, a força no contato entre os dois eletrodos será mínima.


Portanto, o som que incide sobre carvão no microfone fará com que haja maior ou menor contato entre os carvões e nos seus terminais será gerada uma onda elétrica análoga semelhante à onda sonora.


Este tipo de microfone é muito antigo e evidentemente a qualidade do áudio é bastante grosseira, entretanto, trata se de um experimento bastante elucidativo e interessante.


A onda sonora, uma vez convertida em elétrica, poderá ser mostrada no monitor de um computador ou de um aparelho que tradicionalmente era utilizado para este fim, o  osciloscópio.


Por meio desse dispositivo podemos visualizar e mensurar as ondas elétricas que correspondem às ondas sonoras mecânicas acústicas.





Na estação 4 poderemos ver com mais detalhe os aspectos fisiológicos da audição no nosso Sistema Auditivo, a Orelha Interna funcionará como um transdutor convertendo as ondas sonoras externas em movimento.


No caso da Orelha Média, a variação será posteriormente convertida em ondas eletro magnéticas que serão interpretadas pelo cérebro humano.


De certa forma, a Orelha Humana é como um microfone, atua como transdutor que converte energia mecânica sonora em energia elétrica. não apenas, mas também com o veremos da unidade 4, a Orelha Humana funciona também como uma um pequeno alto falante ou transdutor. convertendo informações e ondas produzidas pelo cérebro e os transformam em variações sonoras bastante sensíveis, porém, essenciais para a escuta.
Já os microfones piezoelétricos se utilizam de um princípio também de nome efeito piezoelétrico, segundo o qual o material com tais propriedades é capaz de converter forças mecânicas  diretamente em tensões elétricas.


Os microfones magnéticos são de construção bem semelhantes aos auto falantes, de modo que tanto eles podem funcionar como auto falantes quanto os auto falantes também podem ser utilizados como microfones, é o princípio que se utilizou em antigos interfones e babás eletrônicas.


Existem os microfones de eletreto que necessitam também de um circuito especial para funcionarem, circuito este chamado ativo por conta de terem de contarem com um pré amplificador.


Outro caso é o microfone capacitivo, em que há uma placa fixa e uma membrana metálica que capta as vibrações do meio, desta forma variando a capacitância no ingresso do circuito.


Em todos os casos o princípio usado é uma variação de pressão sobre uma membrana que produzirá sinal elétrico análogo, uns com mais eficiência e qualidade e outros não tanto.


Recomendações e Dicas:


Use o sensor piezoelétrico para detectar sons do coração, vibração de barbantes (cordas)  e de balões de borracha, etc.


ESTAÇÃO 3


Oscilações Mecânicas:
Sistema Massa Mola, Oscilador Caótico, Pêndulos e Mola.

Figura 21 Pêndulo ou "Berço" de Newton (frente). Ao fundo, Pêndulo Caótico.


Figura 22 À direita, o Metrônomo, mais à esquerda o Pêndulo Caótico

Metrônomo


Sistema Massa Mola com moedas, mola e tubo de acrílico
Pêndulos de Newton






Os equipamentos de número 1 e 2 permitem algumas demonstrações de fenômenos  na produção de ondas de pressão, conceito de pressão e a produção ondas elétricas a partir de ondas mecânicas e vice-versa.


O equipamento 3 detalha as oscilações mecânicas de uma forma geral.


Sabemos que o universo é constituído por todos os tipos de materiais, gases, moléculas, sistemas, que vibram segundo alguns padrões bastante conhecidos.


É fato que alguns sistemas se comportam de maneira praticamente aleatória, imprevisível, já outros, de maneira bastante regular, chamada periódica.




O sistema massa mola é formado por apenas um componente de massa (inercial) e um componente de mola (elástico) que tenderá a oscilar num padrão periódico e previsível denominado  movimento harmônico simples (MHS).


Quando o sistema massa mola está ancorado a uma superfície fixa, a tendência é a da massa realizar eventos sequenciais de aproximação e afastamento da mencionada superfície, como mostrado nas duas figuras acima.


Uma diferença importante entre as duas ilustrações é que na primeira a massa está apoiada numa superfície lisa (idealmente sem atrito) portanto, sob efeito exclusivo das forças da mola, já que o seu peso é sustentado pela superfície.


Na segunda ilustração, a massa representada está sob efeito das forças da mola e também das forças gravitacionais. Importante é entendermos que o sistema massa mola funciona até mesmo num lugar sem gravidade, sendo um oscilador autônomo.


Quanto ao movimento harmônico simples, este é matematicamente representado  por uma função chamada senóide, cuja curva característica se exemplifica como no gráfico abaixo.




A senóide, por assim dizer, representa a maneira mais “natural” possível com a qual um objeto realiza vibrações mecânicas de idas e vindas com relação à extremidade fixa da mola.


Outro tipo de oscilador bastante simples é o pêndulo gravitacional.


Este pode ser construído simplesmente com uma massa e um fio flexível (de massa desprezível) e comprimento L.


Ao abandonarmos a massa a partir de uma elevação inicial h ( posicionamento angular ϴ0 inicial) e oscilará de um lado para outro em torno da posição de repouso, conforme figura seguinte.


pendulo.jpg
Ao contrário do senso predominante, a frequência do pêndulo não depende da massa m ou da amplitude ϴ (ao menos para valores angulares pequenos), mas somente do comprimento do fio.

A fórmula


A figura mostra a relação do comprimento tendo como que se possa prever a frequência do modo de vibração. Estas variáveis são propriedades do pêndulo em questão.

O pêndulo caótico


Um dos equipamentos desta unidade consiste em um pêndulo gravitacional, de frequência bastante previsível, que, devido à presença imãs, causa alteração em sua trajetória, não de maneira simples, mas de maneira caótica e imprevisível.


Demonstrar que, ao contrário do pêndulo gravitacional simples, cuja fórmula define de maneira bastante precisa, contra o pêndulo caótico que apresenta sequência de difícil medição.

O metrônomo


Este dispositivo mecânico foi criado no século dezoito pelo inventor alemão Johann Nepomuk Maezel, por volta de 1750.


Consiste numa interessante combinação de um pêndulo gravitacional regulável e um sistema de relógio que alimenta seu funcionamento, criando um dispositivo mecanismo auto sustentável que oscila de maneira prolongada, assim assegurando oscilações para a marcação do tempo musical.


O metrônomo mecânico é um dispositivo bastante conveniente para demonstrações do funcionamento de um pêndulo gravitacional, além de ser importante acessório musical, existindo sua versão eletrônica e também a virtual, programas e  aplicativos em ambientes computacionais.


Cada oscilação de um pêndulo corresponde à duas batidas do mesmo, portanto, quando metrônomo está regulado para 60 batimentos por minuto, na realidade, ele produz 60 oscilações simples ou 30 ciclos completos ou seja cada uma das oscilações simples dura um segundo.

Recomendações:


Para construção do pêndulo gravitacional, tanto na exposição ou numa oficina, deve-se separar uma corda (pode ser do rolo amarelo que está numa das malas de alumínio) e prendê-la a uma massa compacta (como uma porca de metal), alguma coisa que seja relativamente pesada.


O Pêndulo caótico possui ímãs que podem ser facilmente perdidos, não é recomendável deixar seu compartimento aberto ou solto, mas preso com fita adesiva.


Deve-se tentar deixar sempre o barbante fixo no ponto de bom comportamento caótico, sem retirá-lo do rasgo da peça de papelão plastificado.




ESTAÇÃO 4


Modelo da Orelha Humana: Orelha, Orelha Média, Orelha Interna


Esta estação com o emblemático título de “Não Use Cotonetes nas Orelhas” descreve a anatomia e fisiologia básicas da orelha humana e oferece um dispositivo que amplifica os sons externos, permitindo que os estudantes experienciem uma percepção bem diferenciada


O uso de “cotonetes”, ou seja, limpadores de algodão em hastes flexíveis, hábito bastante arraigado em nossa sociedade, é totalmente desaconselhado por profissionais da saúde, sobretudo por otorrinolaringologistas, quando da inserção do mesmo no duto do pavilhão auricular.


Os usuários deste produto acreditam que devam remover periodicamente a cera das orelhas (cerume) inserindo-os ao longo do meato acústico (canal de entrada da orelha), em direção ao tímpano.


Entretanto, ao invés de limpar a cera, o cotonete promove muitas vezes o efeito contrário, empurra-a ainda mais para o interior da orelha externa, podendo até causar danos ao tímpano.


O som chega à orelha já recebendo um primeiro tratamento acústico no pavilhão auricular, que funciona como uma pequena concha acústica.


Prossegue o caminho no canal auditivo (Meato Acústico) e atinge a Membrana Timpânica.


As vibrações do tímpano são convertidas em movimentos dos ossículos da orelha média - o martelo, a bigorna e o estribo - de maneira que é correto afirmarmos que praticamente não existe som neste nível, apenas o movimento dos referidos ossos.

A Orelha Humana é dividida em Orelha Externa, Orelha Média e Orelha interna. Realiza uma série de transduções e conversões de sons externos até que eles sejam conduzidos ao cérebro.


A Orelha Média se comunica com a Orelha Interna através do ossículo do estribo, que atuam sobre a janela oval da Orelha Interna, etapa esta em que o som está sendo convertido em ondas que se propagam na escala timpânica, toda ela preenchida por um líquido semelhante à água, a perilinfa.


As vibrações que ocorrem na Orelha Interna causam oscilações numa fina membrana que possui terminações nervosas que fazem parte do nervo coclear. A excitação destes nervos do Órgão de Corti é traduzida como impulsos elétricos que são diretamente conduzidos ao lobo temporal do cérebro, onde a audição é processada.



O entendimento geral é o de que a orelha humana constitui um órgão meramente sensitivo, entretanto, verificam-se dois tipos de células nervosas quanto à direção de transmissão de impulsos elétricos ao cérebro.


Parte destas células nervosas são aferentes, ou seja, conduzem impulsos elétricos do Órgão de Corti até o cérebro, porém, outra parcela das células são eferentes, ou seja, conduzem os impulsos nervosos do cérebro para a periferia.


Estas fibras eferentes, já identificadas há décadas, não tinham função conhecida, até o surgimento da teoria sobre o Efeito Otoacústico.


Não só a orelha é receptora dos sons recebidos como também ela desempenha um papel de geração de sons em resposta aos recebidos, em intensidade muito baixa, mas que podem ser detectados com equipamentos de alta sensibilidade.


O chamado “Teste da Orelhinha” (Exame de Emissão Otoacústica) é um procedimento hoje adotado como padrão para crianças recém nascidas. É um teste de verificação da audição, que ao verificar a falta do reflexo otoacústico, ajuda a diagnosticar casos de surdez profunda.


Na Orelha Interna, no órgão de Corti, encontra-se a membrana basilar, uma estrutura que possui características vibracionais específicas, que  promove a seleção dos sons em faixas de frequência. A superfície da membrana basilar, mais próxima da janela oval, vibra em ressonância com as oscilações de alta freqüência (sons mais agudos).


Já as regiões da membrana basilar mais distantes da janela oval, ou seja, mais próximas do chamado Helicotrema da cóclea, a ressonância ocorre a frequências cada vez mais baixas, ou seja, correspondentes aos sons mais graves, conforme as figuras abaixo.


Esta especialização da membrana basilar em vibrar em regiões diferentes com frequências diferentes é muito importante para o processamento do som, explicado pela teoria do som, desenvolvida pelo cientista húngaro Georg Békésy e valeu o Prêmio Nobel de Medicina em 1961.


orelhainterna.jpg


Recomendações e dicas:
Mantenham sempre as baterias do amplificador auditivo carregadas, o carregador para bateria de 9 V que foi acondicionada  numa das maletas de alumínio.


Componentes desta estação: modelo de orelha humana ...fotosAudicao.jpg


ESTAÇÃO 5 - Do Diapasão aos Sons Musicais


Diapasão de exame clínico; tons puros no computador; tons complexos;
análise sonora; Diapafone





Esta estação inclui diferentes osciladores do tipo diapasão, utilizados tradicionalmente no mundo musical para gerar sons fixos de referência para afinação dos instrumentos musicais.
O diapasão de garfo (fork tuner) é relativamente simples de construir, estável, independe das condições atmosféricas e de temperatura.


Há no mercado outros tipos de afinadores, como o de sopro que são de construção semelhante a de uma gaita (harmônica de boca), estes, bem menos estáveis e pouco confiáveis.


O diapasão de garfo é também um instrumento essencial em exames clínicos, que avalia a transmissão sonora na cabeça do paciente e também de vibrações em outras partes do corpo.


Foram estabelecidos diversos testes padronizados  para o diagnóstico clínico de distúrbios de diversas naturezas.


Em certos casos de infecção, sinusite e outros problemas nas vias respiratórias, promovem a presença de fluido ou líquido dentro das cavidades da cabeça e que pode afetar consideravelmente a percepção sonora.


O diapasão de garfo, quando não conectado a  nenhum outro dispositivo ou objeto capaz de vibrar, sendo apenas segurado pela mão, produzirá muito pouco som audível porque, apesar de suas vibrações intensas, estas dificilmente se transmitem para a atmosfera, e portanto, às nossas orelhas.


Já quando encostamos o “pé” de um diapasão numa superfície, como por exemplo, o tampo de uma caixa de madeira, tais sons parecem ser amplificados, ou seja, nós os escutaremos com muito maior intensidade.


Isso se deve ao fato de que toda aquela determinada superfície ser colocada em vibração pela oscilação do diapasão, e que passa a transmitir vibrações ao ar com maior eficiência, distribuídas por uma ampla área, assim difundindo melhor para o ambiente o som do diapasão.


Podemos imaginar que diversos diapasões de tamanhos diferentes de frequência fundamentais possam ser colocados em contato com esta mesma superfície de madeira, então todas elas terão uma maior difusão sonora, fenômeno este denominado Ressonância Forçada.


O Diapafone, instrumento concebido especialmente para esta mostra, é formado por oito diapasões construídos com barras roscadas de metal, porcas e contraporcas, onde se ajusta a frequência de oscilação subindo ou descendo o conjunto de porcas (a afinação propriamente dita).


Quando as porcas são posicionadas nas extremidades superiores do diapasão, obtemos as frequências mais baixas (graves).


Inversamente, quando posicionadas na parte inferior, obteremos as frequências mais altas (agudas).


Com o ajuste adequado dos diapasões e do equalizador a ele conectado (que amplifica e filtra as oscilações captadas no tampo da caixa) poderemos tocar as mais diferentes escalas e temperamentos musicais.





















Geração sonora em computador


Programa Freeware: geração de tons puros TONE GENERATOR  (Tolvan AB, Sweden):


ToneGeneratorScreen.jpg


Com este programa, que pode ser aberto em duas ou mais instâncias simultaneamente, podemos gerar os tons puros que desejarmos, nas frequências e amplitudes (em dB relativos).






Batimentos:


Se tivermos 2 sons de frequências levemente diferentes, por exemplo, de  110 ciclos por segundo (ou 110 Hz) e o outro de 116 Hz, teremos o fenômeno chamado de batimento. Escutaremos sons resultantes de 6 ciclos. Na realidade, escutaremos a média aritmética entre eles (113 Hz) e o batimento, como variação de amplitude (intensidade) ao longo do tempo, de seis ciclos por segundo.


Uso do programa Visual Analyser (http://www.sillanumsoft.org/), freeware, que permite o uso do computador como um osciloscópio, analisador de frequência em tempo real e também gerador de diversos tipos de sons.

Atividades de oficina


Pode-se construir um diapasão de maneira relativamente fácil utilizando um vergalhão ou parafuso galvanizado em forma de garfo, fixando uma haste a ele ou aparafusando uma à outra  de maneira bem firme para se formar a sua base.

Recomendações e Dicas:


Para gerar os tons puros no computador, a ser conectado na caixa de som, usem , dentre os programas que estão com atalhos na área de trabalho o Visual Analyzer.


Abra o programa, cliquem, na barra superior, no botão WAVE e habilitem apenas o canal A, por exemplo (enable), enquanto o canal B ficará inabilitado (“desclicando” no quadradinho do enable). Com movimento do controle deslizante horizontal do canal A, poderão gerar sons com as mais diferentes frequências, clicando-se em ON.


No campo Wave Function, poderão gerar ondas com diferentes formas: square (quadrada), pulse (pulsativa), triangular, etc.


Pode-se também ligar o osciloscópio, para realmente se observar e medir as formas de  ondas e os respectivos espectros.




























ESTAÇÃO 6 - medição de nível de pressão sonora.


Medidor de nível de pressão sonora (NPS); som ambiente; ruído;
Equipamento de Proteção Individual (EPI) saúde auditiva.


Também acompanham dois protetores individuais de ruído, do tipo concha, que promovem redução do ruído externo em dois níveis diferentes,  de cerca de 10 dB e de cerca de 35 dB.


Como já visto, o som é a própria variação na pressão do ar.


A taxa com que varia a pressão, ou seja, a frequência fundamental, está diretamente associada à sensação de um som mais grave ou mais agudo.


As notas musicais estão geralmente associadas às frequências fundamentais.


Uma oscilação de 440 Hz dá origem a um som percebido como a nota Lá, que deverá vir acompanhado da sua série harmônica, composta pelas frequências de 880 Hz, 1320 Hz, 1760 Hz, etc., ou seja, os múltiplos inteiros de 440 Hz.


Ao passarmos este som por uma processo de análise espectral, o decomporemos em todos os seus componentes harmônicos.


Cada componente deste som terá uma determinada intensidade, que pode ser medida de maneira precisa. Por se tratar de um tom puro, este componente recebe um tratamento estatístico que é denominado RMS (abreviatura inglesa de Root Mean Square), em Português, Valor Eficaz.


O valor eficaz de uma senóide pode ser calculado apenas dividindo-se a amplitude por2.


Sine_wave_voltages.png

Já o sinal sonoro complexo, como um todo, é medido dentro do mesmo princípio, extraindo-se o Valor Eficaz de um ciclo completo, conforme figura abaixo:

complexRMS.gif

Não é suficiente obtermos apenas o valor eficaz da onda, esta deve ser comparada a um valor de referência.


Qual seria uma referência de amplitude de uma onda? Uma boa idéia seria a de usar valor mínimo que uma onda é escutada.


Foi arbitrado, após experimentos com diversos indivíduos, que este valor de RMS seria dividido por uma quantidade bastante pequena de pressão, supostamente o valor mínimo perceptível de um som de 1000 Hz, correspondente a 0,00005 N/m2, chamado p0.


Desta forma, uma fórmula calcula o quociente da pressão média e a pressão p0. Em seguida, extrai o logaritmo deste valor e o multiplica por 20, resultando no nível de pressão sonora, SPL em inglês, em decibéis.




db.jpg


As operações com logaritmos são relativamente simples, mas requerem uma certa prática.


O medidor de nível de pressão sonora que obedece à fórmula acima é popularmente chamado decibelímetro.

Nesta unidade poderemos efetuar algumas operações matemáticas com logaritmos a pretexto de compreender melhor a soma das amplitudes de diversos sons em decibéis.


Por exemplo, ao se aumentar o nível de um determinado sinal para o dobro de pressão sonora, segundo a fórmula de cálculo de logaritmo de decibéis, o nível de pressão sonora resultante será simplesmente o nível original acrescido de 6 decibéis.


De maneira semelhante, ao medirmos o nível do sinal a uma determinada distância, e em seguida, aproximarmos a fonte do medidor para aproximadamente a metade da distância inicial. a medida deverá ser de aproximadamente 6 decibéis mesma maneira como o caso em que a fonte aumenta para o dobro do nível de pressão.


Quando simplesmente acrescentamos mais uma fonte, esta, com nível equivalente, ao invés de termos um instrumento tocado, tivermos outro instrumento com níveis comparáveis de pressão sonora, o nível resultante não será de 6 decibéis a mais, porém apenas 3 decibéis adicionais. Isso se dá devido ao fato das duas fontes não se somarem em amplitude, por não serem coerentes.


No caso, o exemplo de duas fontes coerentes seriam duas caixas de som, com o sinal idêntico em fase, frequência, intensidade e posicionadas lado a lado.


É de se esperar, no caso de duas caixas de som juntas, que o nível medido seja de 6 decibéis a mais do que apenas medindo uma das caixas.


O acréscimo de uma para duas fontes sonoras representa acréscimo de três decibéis para fontes não coerentes e seis decibéis para fontes coerentes, significando que cada vez que dobramos o número de fontes sonoras semelhantes, resulta em acréscimo de 3 decibéis.


É fundamental entendermos o que significam os decibéis e o efeito de exposição em altos níveis para o individuo.
É muito comum que pessoas trafeguem pelas ruas com níveis de ruído da ordem de 70 decibéis. Isso se agrava com o uso bastante difundido de aparelhos sonoros com plugue de ouvido (headphone), pois fazem com que tenhamos que ouvir num nível bastante mais alto ainda, para mascarar o som ambiente.


Isto significa que estaremos sendo expostas a níveis bem superiores a 70 decibéis em muitos casos. devemos nos lembrar já que sons de 70 decibéis somado a um outro som de 70 decibéis resulta num som de aproximadamente 73 decibéis.


Já com som de 70 decibéis mais um som de 80 decibéis corresponde a apenas 81 decibéis, aproximadamente.






As tabelas abaixo mostram os níveis de pressão sonora que se verificam em diversas situações e também níveis máximos admissíveis para o trabalhador, conforme o número de horas durante os quais ele está exposto em seu ambiente de trabalho:


niveisadmissiveis.gif


Audiogram2.jpg Audiogram1.jpg



Embora existam diversas leis para assegurar níveis adequados de ruído de fundo máximo, em muito poucos casos essas leis são cumpridas.


Por exemplo: para uma maternidade, os níveis de ruído recomendado devem estar abaixo de 40 decibéis, o que nem sempre é possível porque muitas vezes bebê recém nascido é colocado numa enfermaria.


No caso de ser prematuro, os equipamentos  utilizados naquela unidade  produzem ruídos bastante intensos, em particular, para aquelas crianças estão em tratamento.


Isto significa que muitos bebês estão expostos a níveis já bastante intensos de ruído desde o momento em que nasce, pois constitui um ambiente extremamente estressante para a criança.


Já para uma sala de aula, o nível recomendado seria da ordem de 40 a 45 decibéis,. Ainda que os estudantes sejam bastante silenciosos, o que costuma ser bastante raro, dificilmente encontraremos salas de aula  em tais condições.


Este ruído de fundo, às vezes ultrapassando 60 decibéis, prejudica o consideravelmente o andamento das aulas, perturba a concentração dos estudantes e a comunicação entre professor e aluno ou aluno e outro aluno.


Mesmo no caso do ruído urbano, a maioria das residências deve estar com uma exposição a níveis da rua, medida do lado de fora da janela, de aproximadamente 65 decibéis durante o dia, e 55 decibéis durante a noite.


Estes níveis de variam de acordo com a zona residencial: se é uma zona  exclusivamente residencial, se ela é mista ou industrial, quando a tolerância aos ruídos é maior, segundo a legislação.

Atividades:


Exercício 1: Ofereça os dois protetores auditivos para que os visitantes possam sentir a diferença entre um de grande isolamento (24 dB) e um de isolamento moderado (15 dB).


Exercício 2: Consiste em medirmos os níveis de pressão sonora, por exemplo, três situações diferentes:


Na primeira, se mede níveis tais como se encontram, no caso, da sala de aula.


Na segunda,, desligamos os ventiladores na sala.


Na terceira, abrimos as janelas que eventualmente estejam fechadas.


Para cada caso poderá se obter uma medida que muitas vezes podem diferir de mais de 5 ou até mesmo 10 decibéis para cada uma das situações.

Recomendações com os equipamentos


Use o medidor de nível de pressão sonora para medir o som ambiente com o filtro A (dB A).


Deve-se estar atento em  manter as baterias dos equipamentos sempre recarregadas.

ESTAÇÃO 7


Respiração, modelo de pulmão, demonstração de pressão pulmonar
respirador mecânico (fole)


Recomendações:
Mostrar a relação entre os pulmões e o fole do acordeão.

























Respiração Pulmonar


Este equipamento tem como objetivo poder fornecer aos estudantes a compreensão sobre a mecânica respiratória, sobre anatomia respiratória e as relações entre o funcionamento dos pulmões, o metabolismo humano, a produção vocal, a execução de  instrumentos de sopro.


Os pulmões constituem o único órgão interno diretamente exposto ao meio ambiente e  não é à toa que devemos ter grande preocupação com a qualidade do ar que respiramos.


A presença de gases, partículas, detritos, mesmo pequenas formas de vida como vírus, bactérias, pólen e outras partículas de dimensões muito reduzidas, afetam consideravelmente o funcionamento pulmonar, e portanto, a saúde humana.


Nosso Aparelho Respiratório


O funcionamento dos pulmões se deve a uma série de mecanismos físicos que asseguram a entrada do ar nos pulmões através das Vias Respiratórias, algo extremamente sofisticado e engenhosamente muito bem concebido.


A construção da nossa caixa torácica e a sua capacidade de armazenagem de ar nos pulmões proporcionam trocas contínuas deste ar com o meio ambiente.


Portanto, os pulmões funcionam como um reservatório de ar onde ocorrem as trocas gasosas no nível da circulação sanguínea, tornando possível a respiração no nível celular.


A partir do conceito de pressão da Estação 1, podemos entender como a diferença de pressão pode causar inflação de determinadas estruturas, os cerca de 700 milhões de alvéolos pulmonares (estimativa em adultos), com um diâmetro de cerca de 2 décimos de milímetro, que se enchem de ar como como balões e estabelecem uma superfície de trocas de cerca de 70 metros quadrados.


Os pulmões possuem uma consistência semelhante a de uma “musse”, isso é, o que é considerado uma iguaria chamada de bofe nos açougues.


pulmaoModelo.jpg


O Fole do Acordeão


Esta estação possui um acordeão especialmente adaptado para estabelecer uma ponte da respiração com os instrumentos de sopro.


Um pequeno instrumento de fole, que é chamado de gaita, sanfona, harmônica, harmônio - conforme a região do país e da variante - foi separado, como mostra a figura anexa. A “mão esquerda” possui os chamados baixos, que são controlados com o aperto de botões que promovem a abertura de válvulas. O fole, que é como que um pulmão mecânico, fica junto à mão esquerda. Já a “mão direita”, é semelhante a uma gaita chamada de harmônica de boca (chamada também popularmente de gaita), entretanto dotada de um teclado semelhante ao de um piano, que controla a passagem de ar através das palhetas vibratórias da mesma.


Ao separarmos as duas partes, ao instalamos uma mangueira plástica entre estas, pudemos restabelecer o suprimento de ar ao instrumento.


Durante a visita à mostra, os participantes poderão manusear o instrumento, visualizar em detalhe o seu interior (através do plástico transparente que recobre as aberturas) e verificar o funcionamento do instrumento.


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O Canhão de Ar


O equipamento integrante desta estação, de nome comercial “AirZooka”, nos permite demonstrar um sopro rápido e de grande fluxo de ar, canalizado pelo cilindro de saída e ainda com a possibilidade, com a mira que possui, de atingir um alvo.


A foto da figura abaixo mostra este equipamento , que pode também ser confeccionado de maneira caseira, uma demonstração divertida para o efeito que ocorre na respiração humana e nos instrumentos de sopro.


É interessante pensarmos que este canhão permite dar um golpe de ar análogo ao que se faz quando se solta uma lufada de ar pulmonar (quando se deseja apagar uma vela de bolo, por exemplo), porém em alta intensidade e direcionalidade.


Em alguns instrumentos, como nas flautas de diversas culturas, pode ser essencial o uso de sopro que se assemelhe a este tipo de “golpe de ar”.


Importante compreender que, quando se usa o canhão de ar,  o vento que atinge a pessoa do outro lado da sala não é exatamente formado pelas partículas que se encontravam dentro do canhão, mas sim pelas partículas que são empurradas de maneira encadeada, fazendo com que a energia do escoamento de ar atinja distâncias consideráveis.  


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ESTAÇÃO 8


Fonação: Laringe modelo; laringe mecânica; produção de vogais e
consoantes


A voz humana é certamente o instrumento musical mais fascinantes que existe, além de suas outras funções não-musicais, como a da comunicação.  


A laringe é um aerofone


Os pulmões, mostrados na estação 2, dão o suprimento de ar sob pressão, que atravessa a laringe e, por meio de fenômenos físicos, faz com que esta laringe funcione como uma válvula, que vibra e controla a passagem de ar, que passa a conter uma onda acústica, a “onda glótica”.


Esta estação possui um modelo anatômico da laringe, que permite que se examine em detalhe a sua constituição, formada por esqueleto (cartilaginoso) ligamentos, tecidos conjuntivos e músculos, dotada de uma enervamento extremamente sofisticado, que permite a realização de manobras muitos sutis e assim gerar sons com intensidades e características acústicas bem variadas.
A onda glótica, que emana da laringe, encontra logo a seguir uma “tubulação” com comprimento, dimensões laterais e formas as mais variáveis e controláveis possíveis. a cada configuração desta tubulação, que é chamada de trato vocal, resultara numa diferente interação com a onda glótica. Em termos práticos, cada ajuste do trato vocal deverá dar origem a um som perceptivelmente distinto, uma “vogal” diferente.


A estação possui um vibrador, um alto falante especial capaz de oscilar em grandes amplitudes, ao invés de produzir sons de maneira eficiente, que pode ser colocado em contato com uma superfície e “amplificar os sons”.


Estes produtos que buscam transformar objetos, mesas, painéis e outras superfícies em “caixas de som” tem sido bastante comercializados nos últimos anos.


Em nossa estação, utilizaremos este vibrador colocando o em contato com a laringe, através de paredes externas próximas a ela, no nível do pescoço ou da bochecha. Os sons enviados a este vibrador podem variar em termos de composição espectral, podendo variar de sons bastante simples (com ”poucos harmônico”, ou sons bem complexos, formados por uma grande variedade de harmônicos em alta intensidade).


Os participantes aplicarão este vibrado a seus pescoços e buscarão controlar a qualidade sonora, ou seja as vogais, fazendo diferentes gestos vocais, embora não devam produzir sons laríngeos nesse experimento. Após certo treinamento, serão capazes de “falar” com este oscilador aplicado a seu trato  vocal.


Este equipamento é análogo aos aparelhos usados por indivíduos que tenham se tornado incapazes de falar, sobretudo após a retirada cirúrgica da laringe, bastante comum em casos de câncer, a chamada traqueostomia.

Vibrador aplicado na laringe


Conecte a saída de som do computador ao “vibra pod” (aparelho que converte sinal elétrico de som em vibração), toque o arquivo de som rico em harmônicos (localizado na área de trabalho).


Se o vibra-pod for encostado no pescoço de uma pessoa (com a laringe fechada) e o microfone for colocado bem próximo à boca, poderão demonstrar a produção de voz com a “laringe artificial”, conforme demonstração (vídeo).







ESTAÇÃO 9


Série Harmônica, Escalas, temperamentos: software e osciladores


Série Harmônica:


Quando estudamos teoria musical, aprendemos que uma única nota produzida por um instrumento musical é formada por ampla série de sons, a série harmônica. Será isso fato ou mito?


Na realidade, esta afirmativa é completamente válida, do ponto de vista físico e matemático quando nos referimos a sons absolutamente regulares e periódicos.


Mesmo que o som não seja absolutamente regular e periódico, como por exemplo de um instrumento real ou voz humana, verificaremos que a estrutura harmônica permanece presente.


Usando o computador, abriremos o programa Visual Analyser, que faz a emulação de um osciloscópio e  de um analisador sonoro em tempo real, além de muitas outras funções.


Ajustando o nível de entrada do sinal, e produzindo sons vocais variados, assoviando, tocando sons de instrumentos diversos da exposição ou tocando sons já previamente gravados disponíveis no diretório de sons do programa no computador, poderemos visualizar a estrutura espectral, ou seja, os parciais (no caso, harmônicos) que formam os sons analisados.


Demonstraremos aos estudantes alguns exemplos apresentando sons individualizados dos seguintes instrumentos: voz humana, assovio, oboé, flauta, violão, violoncelo, saxofone, trompete.


Para cada exemplo fornecido escutaremos uma nota isolada produzida de maneira representativa e natural de cada instrumento.


Em seguida, escutaremos cada um dos harmônicos que formam cada som de amostragem, desde o mais grave até o mais agudo.


Este procedimento de decomposição do som é tal como faz o prisma com a luz, título de nossa exposição, e é denominada análise espectral.


A análise espectral do som é algo bem mais complexo do que a análise espectral da luz, que é obtida simplesmente com um prisma óptico.


Foram necessários inúmeros avanços tecnológicos para que conseguíssemos realizar uma análise espectral como fazemos hoje de maneira simplificada com utilização de áudio de um computador.


Um dos primeiros dispositivos para análise espectral foi o chamado analisador de chamas manométricas, inventado e desenvolvido no século dezenove, aproximadamente entre 1870 e 1890.



Temos nesta estação a possibilidade de gerar em computador diversos tons puros, tais como aqueles do diapasão, usando o software MADDE (instalado no computador que acompanha a mostra).


Utilizando o MADDE configurado para sons não vocais (embora esta seja a “vocação” do programa) podemos controlar separadamente a intensidade de cada um dos harmônicos no quadro a direita, sendo cada barra vertical um harmônico.


Mais instruções de uso do MADDE nesta mostra são apresentados na parte de oficinas.


Outro programa bastante útil para a geração de tons puros é o Harmonic Explorer (também incluído), e com este programa (que pode ser aberto em mais de uma janela ao mesmo tempo), poderemos escutar separadamente cada som de um série harmônica, ver a forma de onda, observar o gráfico espectral e combinar dois sons para criar o efeito de batimento, como na secção seguinte.


Usar o software (que está na área de trabalho) MADDE para demonstrar a série harmônica.


Aumentem ao máximo a configuração do tamanho da tela.
Cliquem em todos os filtros FORMANTS para que sejam desabilitados.


Clicar na seta de cima para fazer soar e regulem os harmônicos nas bolinhas vermelhas, fazendo com que os visitantes possam identificar cada um isoladamente.


Mudar as notas clicando no teclado.


ESTAÇÃO 10


Instrumentos Musicais: Cordofone I: Monocórdio, Cavaquinho,
Proporções



















A corda sonora é um princípio milenar na música.


Se pegarmos uma simples corda esticada e a “beliscarmos”, poderemos escutar um som.


Na realidade, escutaremos uma “família” de sons, pois é de se esperar que a referida corda vibre segundo uma série de modos vibratórios , como mostra a figura em anexo:
sérieCorda.jpg


A tradição musical sempre se reporta ao filósofo e matemático grego Pitágoras, como aquele que utilizava uma corda sonora, o Monocórdio, para demonstrar as relações matemáticas exatas presentes na música.


Nesta estação, privilegiamos o Dan Bau, instrumento muito importante da cultura vietnamita, que não deixa de ser um monocórdio, mas com características especiais que o transformam em num instrumento capaz de executar música com grande expressividade e possibilidades melódicas.


Ao invés de ter as suas duas extremidades fixas, como no monocórdio e também na figura acima, uma das extremidades é afixada a uma haste vertical flexível.


Neste belo instrumento, o executante mantém uma das mãos na referida haste , enquanto que com a outra consegue realizar duas  tarefas distintas:


  1. colocar criteriosamente a mão ou um dedo sobre a corda para definir um ponto nodal, ou seja, as interseções entre as curvas da figura acima com a linha média, mostrada em vermelho, para os quatro primeiros modos de uma corda.


  1. acionar uma palheta sobre a corda, assim produzindo os sons dedilhados.

Embora a ideia geral do controle do Dan Bau seja simples, o seu manejo exige vários anos de estudo.


Pode-se marcar sobre a escala do Dan Bau os pontos que correspondem às divisões de seu comprimento pelos números inteiros, como nos pontos vermelhos da figura acima.


Verificamos que, com a flexão da haste vertical, podemos aumentar ou diminuir a tensão da corda, conforme o lado para o qual se realiza tal flexão.


A frequência da corda é afetada pela tensão da mesma, conforme a fórmula abaixo. Um dado muito importante para o comportamento de uma corda é a sua densidade linear, ou seja, a massa que se distribui para cada unidade de comprimento.  


formulacorda.png



Esta formula calcula a frequência (f) fundamental de numa corda em função do seu comprimento (l) , a sua tensão (T) e a sua densidade linear (mi - ).


Esta frequência corresponde ao primeiro modo de vibração. Cada modo sucessivo corresponderá a múltiplos inteiros desta frequência fundamental.


O segundo modo terá uma frequência de duas vezes o primeiro.


O Terceiro modo, três vezes a frequência do primeiros.


No Dan Bau, o músico não possui propriamente controle sobre o comprimento vibrante da corda (como ocorre no violão e violino, por exemplo), mas pode selecionar o modo preferencial de uma mesma corda.


Por meio da flexão da haste de fixação, pode variar até certo ponto a tensão T da corda.








ESTAÇÃO 11


Instrumentos Musicais: Cordofone II: “Cítara de uma corda só”,
construção com uma única corta e jogo de polias que permite ser afinada
para diferentes graus de tensão, originando tonalidades diferentes.





RECOMENDAÇÕES


Cuidado com a varinha vertical de alumínio. Em caso de ruptura da corda de metal, substitua com o jogo extra na caixa de alumínio.


Faça marcas com caneta indelével sobre o braço do instrumento, identificando as frações de 1/2, 1/3 ,1/4 , 1/5, 1/6 , 1/7 e 1/8 da corda.


ESTAÇÃO 12


Instrumentos Musicais: Aerofone I:  Ressoador Helmholtz, Apitos,
Tubos de Órgão, Flauta, Palhetas


Nos instrumentos de sopro que são classificados como aerofones, verificamos basicamente a presença de um gerador sonoro(oscilador) e de um ressoador (a câmara interna do instrumento).


Este oscilador pode ser o ar vibrado pelos lábios, pelas palhetas ou mesmo uma corrente de ar que é criteriosamente soprada contra uma aresta.


Este ar oscilante irá interagir com uma massa de ar, como aquela encontrada num tubo de órgão, de saxofone ou de uma garrafa.


Portanto, os aerofones são instrumentos que convertem uma corrente de ar, como aquela produzida por nossos pulmões (visto na Estação 2) em vibrações numa massa ou numa coluna de ar .
Nem sempre os aerofones são alimentados pelos pulmões, como no caso de um órgão de tubos ou acordeão, igualmente visto na estação 2.


Por outro lado, nem sempre o mecanismo mecânico que participa das vibrações é externo a nosso corpo, como no trompete e na voz humana.


Nesta estação focalizaremos inicialmente o ressoador de Helmholtz, que pode ser descrito esquematicamente como uma massa de ar armazenada num recipiente que possui uma “chaminé” ou “pescoço”, que comunica o ar do recipiente com  o meio externo.


Exemplos de ressoadores de Helmholtz são: garrafas sopradas, uma grande variedade de apitos, o assovio humano e a moringa musical, dentre outros.


Como podemos ver nas fotos anexas, há mais de uma maneira de se tirar som de uma moringa musical, que nada mais é do que um ressoador (garrafa) com um furo lateral. podemos percutir, batendo com a palma da mão contra a borda do furo, podemos soprar na boca da moringa com certa técnica, ou podemos também adaptar os lábios ao furo e fazê-los vibrar como num trombone.


Em todos estes casos, estaremos nos beneficiando da vibração da massa de ar do recipiente, que configura o ressoador de Helmholtz.


A atividade com moringas é bastante interessante e poderá ilustrar com clareza o princípio do Ressoador de Helmholz.


De forma semelhante, podemos obter sons da cavidade bucal golpeando (cuidadosamente) a bochecha, enquanto se mantém as pregas vocais fechadas.


Se abrimos as pregas vocais enquanto produzimos tais sons, por exemplo, fazendo uma inspiração profunda, verificaremos que a sonoridade deste ressoador fica totalmente comprometida, a ponto de perder totalmente a ressonância.


Outro grupo de instrumentos de sopro, ao invés de uma cavidade ampla, possui uma Coluna de AR. A coluna de ar é uma massa de ar em formatos que podem ser cilíndricos, cônicos ou com outras geometrias, mas que formam um duto relativamente longo para a sua seção transversal.


A grande maioria dos instrumentos de sopro possui uma coluna de ar, às vezes medindo muitos metros de comprimento.


Uma coluna de ar extremamente simples é aquela encontrada no interior de um tubo de PVC, que será desenvolvida na próxima estação, a dos Tubos Percutidos.


Tanto o ressoador de Helmholtz quanto o ressoador de coluna de ar podem apresentar fórmulas relativamente simples e práticas para a determinação das suas frequências naturais , ou de ressonância.


No caso de Helmholtz, a fórmula é mostrada no cartaz, sendo a frequência uma função de diversas variáveis, como o volume da “garrafa” V, o diâmetro do pescoço, o comprimento e a área de seção deste mesmo pescoço.

Resonator Formula.jpg

No caso da coluna de ar cilíndrica, podemos também estimar com facilidade as frequências de ressonância, sendo estas dependentes principalmente do comprimento do tubo e do seu diâmetro, secundariamente.









RECOMENDAÇÕES:


A moringa (quartinha), como sabemos é muito quebradiça, feita de argila.


Os monitores devem tratar de treinar a produzir sons na mesma com “tapas”, produção vocal próximo a seu furo lateral (deve ser na mesma altura do som obtido pela “percussão”) e, se possível, vibrando os lábios como se fosse uma corneta, também na mesma frequência, para que se exemplifique o efeito de ressonância.

ESTAÇÃO 13


Instrumentos Musicais: Aerofone II: tubos percutidos






A presente estação possui uma série de tubos cilíndricos, formando um instrumento musical.


Estes tubos podem produzir som de duas formas “percussivas” principais: por meio de uma baqueta que possui uma borracha, que permite sua incidência sobre a extremidade dos tubos, no que se costuma chamar de “chinelofone”, pois em alguns casos se usa uma sandália de borracha como baqueta.


Outra mameira percussiva é golpeando contra o chão, por exemplo, com o joelho que está adaptado numa das extremidades destes tubos.


Estas duas maneiras de tocar podem vir a dar resultados bem diferentes, pois no primeiro caso teremos o chinelo fechando praticamente a extremidade do tubo, enquanto que no segundo caso, o tubo permanece aberto em ambas as extremidades.


Poderemos demonstrar que os sons do “chinelofone” podem soar a uma oitava abaixo do tubo percutido no joelho do tubo.


Os tubos foram dimensionados para formar uma escala musical e, assim, poder participar das oficinas de música.

ESTAÇÃO 14


Instrumentos Musicais: Membranofone : tamborim, pandeiro e cuíca


Os membranofones são instrumentos que apresentam uma “pele” (que pode ser dos mais distintos materiais)  esticada sobre uma moldura, que permite que esta superfície elástica vibre segundo uma variedade de modos.


Geralmente, esta pele está em contato com uma massa de ar , que é definida pelo “bojo” , ou caixa do instrumento.


Nesta estação, foram reunidos diversos tipos de membranofones, que são: o tamborim e o pandeiro.


A partir de um tamborim modificado, mediante a inserção de uma haste que é afixada no centro da membrana.


Quando apropriadamente umedecida, e com o uso de um pano, logramos  fazer com que este instrumento funcione de maneira análoga a uma cuíca.


ESTAÇÃO 15


Instrumentos Musicais: Idiofone: Figuras de Chladni
produzidas por uma numa placa atritada com arco de violino





Os diversos sistemas vibratórios, sobretudo os encontrados nos instrumentos musicais, estabelecem padrões de oscilação ditos estacionários.


Isto foi demonstrado, por exemplo, com as grandes molas da estação 3, que atingem regimes de vibração em que se pode ver claramente os pontos nodais (aqueles que praticamente não vibram) e as regiões ventrais (aquelas em que as oscilações possuem maior amplitude). Padrões semelhantes podem ser observados em todas as cordas, membranas, superfícies elásticas e mesmo nas colunas de ar dos instrumentos de sopro.


No caso de uma membrana ou de uma superfície vibrante plana, não teremos simplesmente pontos nodais, mas sim linhas inteiras nas quais as oscilações sejam praticamente nulas. Estas são linhas nodais.


Na montagem proporcionada por esta estação, temos uma placa de metal (níquel) que possui recortes especiais com regiões a serem atritadas por um arco de violino, por exemplo.


Ao atingir certos regimes vibratórios, teremos necessariamente linhas nodais e regiões ventrais sendo definidas.


Se depositarmos um pó fino sobre esta placa, as partículas tenderão a se acumular nas partes de menor vibração, pois serão afastadas das regiões de maior vibração. Desta forma, teremos padrões específicos de linhas , portanto de “desenhos”, de acordo com os regimes de oscilação estabelecidos. Estes desenhos são chamados de Figuras de Chladni, a partir do cientista Ernst Florenz Friedrich Chladni (1756 - 1827) que estudou tais fenômenos, entre os séculos XVIII e XIX.


A presente estação funciona como um local de experimentação de tais figuras, consideradas como enigmáticas por muitos.


Se uma placa ou membrana for colocada bem próxima a um alto falante que dê origem a vibrações intensas (geralmente por ressonância forçada) a frequências especialmente determinadas, haverá a formação de tais figuras.



ESTAÇÃO 16


Instrumentos Musicais: Idiofones: Sinos, Reco-reco, Kalimba,
Metalofone, Rodafone


A presente estação compreende diferentes instrumentos que são classificados como IDIOFONES, ou seja, aqueles que possuem o próprio “corpo” como fonte vibratória e, portanto, sonora.

“CORAL DE SINOS”


Os treze “sinos de mão” coloridos desta exposição, mostrado nas fotos anexas, são calibrados de maneira a produzir notas musicais numa escala cromática, ou seja, composta pelas notas Dó, Dó sustenido, Ré, Ré sustenido, Mi, Fá, Fá sustenido, Sol, Sol sustenido, Lá, Lá sustenido, Si e Dó.


Este instrumental é bastante usado em alguns países que possuem a tradição de empregar os corais de sinos ( bell choirs, em inglês, formado por estes handbells ) que são tocados por grupos formados para tanto, em que são usados arranjos especiais, que indicam - geralmente com código de cores igual ao aplicado nos sinos - as notas que devam ser tocadas por cada componente nos momentos devidos.


O que determina a nota de cada sino é um conjunto de dimensões que o fabricante controla criteriosamente no processo de produção, sobretudo a espessura da parede do sino e as demais dimensões do mesmo.


É interessante notar que sinos de aspecto semelhante possam soar em frequências tão distintas, pois variações relativamente pequenas na espessura da parede refletem-se grandemente na altura sonora. Basta compararmos os sinos vermelhos de Dó mais grave e o mais agudo, que soa no dobro da frequência do primeiro.


Importante também observarmos que no caso de idiofones tais como o sino, os diferentes modos de vibração não são necessariamente coincidentes com as frequências da série harmônica. Isto pode ser constatado se fizermos uma análise espectral utilizando o programa  Visual Analyser e medimos as diferentes frequências que compõem os sons produzidos.


Nesta mostra, o coral de sinos pode ser amplamente utilizado em práticas lúdicas e musicais, sobretudo com grupos que já sejam iniciados musicalmente.




Reco-reco


O reco-reco é um instrumento idiofônico que apresenta uma superfície rugosa, ou sulcada ou com algum tipo de ondulação,  que deve ser atritada por um objeto tal como uma “varinha”, que é considerada como uma baqueta.


Ao efetuarmos uma  “raspagem” da baqueta sobre tal superfície, são criadas vibrações no corpo de instrumento, que se propagam e fazem com que uma considerável extensão do instrumento contribua para a sua difusão sonora.


Este, possivelmente, recebeu tal nome pela atribuição de um termo onomatopaico, ou seja, uma palavra formada por fonemas que, de alguma forma, se assemelham aos sons produzidos.


Este reco-reco de bambu, incluído na mostra, possui um rasgo longitudinal que torna o seu corpo menos rígido e assim capaz de emitir mais som do que se fosse íntegro.


É interessante observarmos que se, por exemplo, a baqueta percorrer em um décimo de segundo a superfície que possui cerca de 20 sulcos, será produzido um som com frequência fundamental de  aproximadamente 200 Hz.


Este cálculo simples foi obtido pela simples divisão de 20 (número de sulcos atritados) por 0.1 segundo (um décimo de segundo), que é o tempo que demora esta fricção



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Kalimba


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A kalimba é um idiofone formado por lâminas flexíveis( chamadas linguetas),  que podem ser feitas de metal, bambu ou outros materiais.


É um instrumento de origem africana, recebendo diversos nomes, conforme o país em questão. Mas Mbira e Kalimba são os mais usados. Em inglês recebem o apelido de thumb piano, piano de polegar.


O princípio é muito simples, sendo uma lâmina engastada de um lado e livre do outro. Quando submetida a uma deformação, por efeito da força exercida pelo dedo do músico, e em seguida liberada, esta lâmina entra em vibração, como um trampolim de piscina. Esta vibração é transmitida ao cavalete que por sua vez faz com que toda a superfície do instrumento, chamada de tábua harmônica, entre em vibração e difunda o som para o meio externo.


Geralmente, todas as linguetas de uma kalimba são aproximadamente de mesma largura e espessura. O que determina a frequência de oscilação é principalmente o seu comprimento livre, que pode ser ajustado puxando-se ou empurrando-se na base de fixação.  


A kalimba da presente mostra  possui um captador do tipo piezoelétrico, que deve ser ligado ao amplificador através do cabo com conectores do tipo “banana”.


Uma atividade interessante consiste em se buscar regular a kalimba com diferentes escalas e afinações, preferencialmente com o uso do afinador eletrônico, que é parte da mostra.   


Metalofone


O metalofone que compõe a mostra é também chamado de glockenspiel, termo alemão. Glocken é a palavra genérica para sino.


No caso, o “sino” aqui presente é apenas uma barra de alumínio em formato de chapa com largura de cerca de 2 cm e espessura de aproximadamente 2 milímetros.


Cada “tecla” (como costumam chamar os percussionistas) possui um comprimento definido.


Alguns modelos de metalofone são utilizados em bandas marciais e são chamados de “liras”.


Interessante observar que, para duas barras de mesma seção transversal, isto é , de idêntica largura e espessura, a frequência varia de acordo com o inverso do quadrado do comprimento, ou seja, dadas duas barras, uma de 7 cm e outra de 14 cm, deve-se esperar que a relação de frequência seja da ordem de quatro vezes, assim, a de 7 cm deverá oscilar numa frequência de quatro vezes a de 14 cm, o que significa um intervalo de DUAS oitavas.

Rodafone


O Rodafone, concebido, desenvolvido e executado especialmente para esta mostra,  também se trata de um tipo de metalofone, assim como o pequeno glockenspiel aqui presente.


Como pode ser visto nas fotos seguintes, consiste em um tabuleiro montado sobre uma base rotativa também de madeira onde compõe um berço em que se alojam as barras de alumínio.


Estas barras estão dispostas de maneira radial, como as divisões de um relógio, e foram dimensionadas e dispostas de maneira rigorosa para que favoreçam a execução de uma melodia conhecida, o “Frère Jacques”.


Se uma pessoa se posta diante do Rodafone e o faz girar como velocidade de rotação constante, as barras serão apresentadas a ele numa sequência bastante próxima da mencionada melodia. Basta, portanto, que se toque com uma baqueta cada barra que estiver passando à sua frente, que a melodia será produzida pelo instrumento.
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A primeira atividade em terno deste instrumento consistem em simplesmente demonstrar que a melodia pode ser executada como descrito acima.


Em seguida, entra em cena um segundo participante que deverá se colocar na posição diametralmente oposta e começar a tocar de forma a que as “duas melodias”, ou melhor, as duas sequências defasadas de “meia-volta” se encaixem e façam sentido musical.


Na etapa seguinte, um participante é colocado entre o primeiro e o segundo, portanto a um quarto de volta em defasagem com os demais, tendo de executar tarefa semelhante e compatível musicalmente.


Finalmente, teremos quatro participantes tocando, cada um em defasagem de um quarto de volta em relação ao anterior, gerando arranjo completo previsto para o instrumento.


A este tipo de composição , em que uma mesma melodia é iniciada em tempos diferentes, mas resultando em uma música rítmica, harmônica e melodicamente balanceada, se chama CÂNONE.


O famoso Frère Jacques é um cânone perfeito com quatro entradas.








RECOMENDAÇÕES E DICAS:


Importante selar com Araldite cada conjunto porca/parafuso, pela parte de baixo, para que não se desmonte. Porcas extras se encontram acondicionadas em uma das malas de alumínio.


Também , se possível, passar mais uma linha amarela na parte de baixo das barrinhas de alumínio e fixar na madeira  com cola quente , para que as barrinhas vibrem melhor.


Cada barrinha está sustentada apenas por duas linhas amarelas, onde essas duas linhas adicionais devem ficar do lado oposto de cada parafuso a fim de não interferirem na vibração.




ESTAÇÃO 17


Eletrofone I: Teremin; kit de um teremin para exploração sonora


O teremin é considerado o primeiro instrumento totalmente eletrônico da história, além de não envolver qualquer contato físico com o músico.


Foi inventado pelo engenheiro russo Léon Sergeivitch Theremin por volta de 1920.


O teremin é constituído por uma combinação de circuitos osciladores de ondas de rádio dotados de antenas, que são afetados pela presença e movimento das mãos do operador.


A partir dos movimentos de aproximação e afastamento das mãos ocorre uma interação com o circuito dos osciladores de rádio frequência, alterando a propriedade eletromagnética chamada de  indutância, controlando diretamente a frequência do som gerado, portanto, as notas musicais.


Já o outro módulo, se refere à intensidade do som do módulo anterior. Temos assim, a possibilidade de controlar a altura e o nível de pressão sonora produzidas pelo instrumento.


O teremin que compõe esta mostra é uma versão simplificada, com poucos controles dos parâmetros dos circuitos, que facilita a utilização pelos visitantes da mostra.


Nesta concepção, o teremin produz sons com o mesmo nível (sem o módulo 2 mencionado acima), permitindo tão somente a variação das notas musicais produzidas.


Uma vez conectado à sua fonte de alimentação e com o cabo “banana-banana” ligando a unidade do teremin à caixa amplificada (fornecida no kit), basta que se regule o nível sonoro no potenciômetro e os visitantes podem explorar as variações de altura sonora (frequência) movimentando as mãos em torno da antena.


Vídeos a serem mostrados: teremin tocado por Clara Rockmore e Léon Theremin


Léon Theremin


Clara Rockmore, discípula predileta de Léon Theremin



ESTAÇÃO 18


Eletrofone II: Sintetizador aditivo e FM; kit de sintetizador digital  que
permite a geração de sons por síntese aditiva (até 10 parciais harmônicos)
e a emulação de síntese por FM-DIGITAL ?????No computador!!!!
MADDE e outros de SVANTE


Autorizações


Sugiro que baixem o aplicativo common FM synthesizer para celular com Android, que é excelente para demonstrar a síntese por FM, embora fique bem pequenino na tela. Pode-se escolher o instrumento e o algoritmo de síntese. O site deles também dá boa informação.


A saída do celular pode ser conectada à caixa de som, com ótimos resultados.




ESTAÇÃO 19


Ondas no Espaço: Radio Galena. Construção de um rádio de cristal de
galena + detector de ondas eletromagnéticas


Ondas: para o Infinito e Além!


A estação inclui um rádio Galena (em inglês chamado Crystal Radio), formado por uma bobina (funcionando como antena) e um cristal detector, capaz de separar, numa onda eletromagnética (de AM- amplitude modulada) a chamada “envoltória” - que é o sinal de interesse na transmissão radiofônica (voz, musica, etc.`), do sinal chamado “portadora”, a fequencia do dial ou de sintonia.


Originariamente era utilizado um cristal de sulfeto de chumbo (PbS), conhecido como cristal de Galena, entretanto, outros cristais com propriedades semicondutoras semelhantes podem ser utilizados, geralmente o cristal de germânio.


A atividade consiste em inicialmente conectar o circuito a um pequeno alto falante mono do tipo “egoísta” (que era utilizados em rádios de pilha) que poderá sintonizar numa rádio local, mesmo sem qualquer bateria. Isto significa que o rádio Galena é capaz de converter a energia das ondas eletromagnéticas, presentes no espaço, em energia sonora, ainda que em níveis de pressão muito baixos.


Na atividade seguinte, o circuito é conectado à entrada de um amplificador de áudio, que permitirá a todos escutarem a rádio sintonizada num auto falante, além de muitos e intensos ruídos presentes no espaço (interferências).


O outro equipamento que compõe esta mostra é o medidor de ondas eletromagnéticas (EMF Meter). este é bem semelhante àquele usado nos filmes da serie “Os Caça Fantasmas”, tão popular dentre jovens e crianças há alguns anos, o que motivou o desenho empregado no banner..


De fato, tais tipos de medidores de campo eletromagnético são muito utilizados para diversas aplicações: (1) para a medição dos níveis de exposição de indivíduos a altos níveis de irradiação eletromagnética, detecção de problemas no funcionamento de máquinas e outros sistemas e , porque não, na busca de eventuais “fantasmas”, “fenômenos espirituais” e  a detecção de “extraterrestres”.


Este aparelho, o EMF meter, poderá ser afetado por celulares na área, ondas de rádio muito intensa em áreas próximas a geradores elétricos, fornos de microondas, e outros.



ESTAÇÃO 20


Gadgets sonoros: Caixinhas de som/orquestra - conjunto de 5 pequenas
caixas de som/mp3 player programadas para a exemplificar diversas
situações musicais, como: a música de câmara, a
série harmônica.


Apresentação dos instrumentos musicais.


Cada uma das 5 caixas de som será operada por um participante.


A primeira atividade consiste em sincronizarem as caixas, ou seja, fazer com que comecem a funcionar ao mesmo tempo.


A partir deste momento de sincronia, conforme o programa (“demo”)  sonoro, as caixas poderão estar todas alinhadas sobre uma mesa ou sendo levadas através da sala pelos cinco participantes, promovendo uma escuta em movimento e espacializada na Sala de Ciência.


Estas caixas são totalmente independentes. Possuem bateria recarregável e devem ser ligadas de tempos em tempos às fontes, para a recarga.


São fornecidos hubs de USB para os cabos a serem utilizados na recarga das caixas.


Os arquivos sonoros são armazenados em mídia “micro SD”, que se encaixam no painel frontal de cada caixa.


Como backup, todos os arquivos sonoros se encontram no diretório específico, nos computadores da exposição, assim como disponível para envio, bastando escrever mensagem para fuks.leonardo@gmail.com

















Demos:


5 “players” que tocam sons e músicas arranjadas especialmente:


-   Escala de dB - incrementos de 1, 2 e 3 dB


-   Paisagem Sonora Natural e Música - obra de Eduardo Camenietzky.


- Sons dos Instrumentos (aerofone, mebranofone, cordofone, idiofone,
eletrofone)


-  L.  van  Beethoven, 5a Sinfonia, filtradas em 5 bandas de frequência:


  • 0  Hz  ~  120 Hz


  • 120  Hz  ~  440 Hz


  • 440 Hz   ~ 1000 Hz


  • 1000 Hz ~ 4000 Hz


  • 4000 Hz ~ 20.000 Hz.


  • - J.S. Bach,  Oferenda Musical, Ricercare a 5 vozes





Fotos da Mostra Realizada em Juazeiro do Norte, 2014





Manuais individuais dos equipamentos documentados da mostra

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