Protocolo Laboratorial - 11º ano AL 2.1 Características do som

Física 11º ano

Protocolo Laboratorial AL 2.1. Características do som

Aceite para publicação em 11 de janeiro de 2018.

Material sujeito a uma Licença Creative Commons

Albino Rafael Pinto – Agrupamento de Escolas da Lixa, Felgueiras albinorafaelpinto@gmail.com

Carlos Saraiva – Agrupamento de Escolas de Trancoso carlos.saraiva1@gmail.com

Atividade Laboratorial de Física e Química A 11º ano AL 2.1. Características do som

Nome: _________________________________________ Grupo: ___ Nº ___ Turma: ___ Data: ___ /___ /______ Classificação: ________________________ Assinatura do Encarregado de Educação: ______________________

Objetivos Nesta atividade vamos estudar as características de um som (frequência, intensidade, comprimento de onda e timbre) a partir da observação de sinais elétricos resultantes da conversão de sinais sonoros. Os sinais elétricos serão visualizados no ecrã de um computador (PC) depois da instalação de um software que transforma o computador num osciloscópio digital. Um osciloscópio permite visualizar sinais elétricos que têm as mesmas características da onda sonora.

1ª Parte Atividade laboratorial

Material necessário 

Software scope*;



Aplicação Pro Audio Tone Generator* para sistema Android (existem aplicações idênticas para sistema iOS);



Microfone;



Computador;



Diapasão;



Martelo;



Instrumentos musicais;



Termómetro.

* Nas notas para o professor estão os endereços do youtube dos vídeos onde se explica como se instalam e usam estes programas.

1

Procedimento Atividade 1 – Determinação do período e da frequência do som emitido por um diapasão

1. Ligar um microfone ao PC. Clicar no ícone do programa para o ativar e depois em “continue”.

2. Clicar em “Maximizar” no canto superior direito da janela.

3. Selecionar apenas um canal clicando numa das quadrículas localizada na parte superior. Um está representado a verde e o outro a vermelho [(Channel 1 (left) ou Channel 2 (right)].

4. Colocar o diapasão próximo do microfone e percuti‐lo. Observar no ecrã do PC o sinal elétrico registado pelo osciloscópio digital.

Figura 1 – Montagem laboratorial.

2

5. No canto inferior esquerdo da janela, clicar em “Run/Stop” para parar a imagem.

6. Desenhar, a lápis, no papel quadriculado, a imagem do sinal observado no ecrã e registar o valor do período, , da onda produzida pelo diapasão.

Figura 2 – Sinal visualizado no osciloscópio.

_______________ ms

_______________ s

3

Atividade 2 – Som emitido ao pronunciar uma vogal

1. No canto inferior esquerdo da janela, clicar em “Run/Stop” para iniciar o registo.

2. Pronunciar, de modo prolongado, uma vogal, por exemplo, a vogal “e” em frente ao microfone.

3. Observar o sinal no ecrã do computador.

4. Clicar novamente em “Run/Stop” para parar a imagem.

5. Desenhar, a lápis, no papel quadriculado, a imagem do sinal observado no ecrã nesse instante.

Figura 3 – Sinal visualizado no osciloscópio.

4

Atividade 3 – Som de uma nota musical

1. No canto inferior esquerdo da janela, clicar em “Run/Stop” para iniciar o registo.

2. Tocar uma nota musical junto ao microfone, por exemplo, “lá” de uma flauta.

3. Observar o sinal no ecrã do computador.

4. Clicar novamente em “Run/Stop” para parar a imagem.

5. Desenhar, a lápis, no papel quadriculado, a imagem do sinal observado no ecrã nesse instante.

Figura 4 – Sinal visualizado no osciloscópio.

6. Repetir a atividade com outra flauta tocando a mesma nota.

Figura 5 – Sinal visualizado no osciloscópio.

5

Atividade 4 – Variação da distância, d, entre o emissor e o recetor e visualização do sinal obtido no osciloscópio

1. Ligar a aplicação PA Tone em frente ao microfone e observar o sinal no osciloscópio.

2. Variar a distância entre o emissor (telemóvel) e o recetor (microfone). Para isso, afaste ou aproxime o telemóvel do microfone. Mantenha constante a frequência do som produzido pelo gerador.

3. Desenhar, a lápis, no papel quadriculado, a imagem do sinal registado pelo osciloscópio quando o telemóvel está em duas posições diferentes.

Figura 6 – Sinais registados pelo osciloscópio com amplitudes diferentes.

6

Atividade 5 – Variação da frequência, f, do emissor e visualização do respetivo sinal

1. Ligar a aplicação PA Tone em frente ao microfone e observar o sinal no osciloscópio.

2. Variar a frequência, f, do emissor (telemóvel). Mantenha constante a amplitude do som produzido.

Desenhar, a lápis, no papel quadriculado, as imagens dos sinais registados pelo osciloscópio de dois sons produzidos pelo telemóvel com frequências diferentes.

Figura 7 – Sinais registados pelo osciloscópio com frequências diferentes.

7

Atividade 6 – Sobreposição de sinais puros

1. Ligar a aplicação PA Tone, usando dois telemóveis em frente ao microfone e observar o sinal no osciloscópio.

2. Clicar em “Run/Stop” para parar a imagem.

3. Desenhar, a lápis, no papel quadriculado, a imagem do sinal observado no ecrã nesse instante.

Figura 8 – Sinal visualizado no osciloscópio.

8

Atividade 7 – Determinação do comprimento de onda 1. Ligar dois microfones ao computador (esta ligação está detalhadamente explicada nas sugestões/notas para o professor).

2. Medir a temperatura da sala.

3. Certificar que os dois canais se encontram selecionados.

4. No canto inferior esquerdo da janela, clicar em “Run/Stop” para iniciar o registo.

5. Ligar a aplicação PA Tone e registar a frequência da onda emitida.

6. Colocar os dois microfones bem alinhados em frente ao telemóvel, de modo a que os dois sinais obtidos fiquem sobrepostos no ecrã.

NOTA: É provável que as amplitudes dos sinais não sejam iguais, já que isso depende das características técnicas dos microfones.

9

7. Marcar a posição de um deles sobre a mesa de trabalho e afastá‐lo progressivamente.

8. Medir a distância a que se deslocou o microfone até se observarem de novo os sinais com os seus máximos alinhados no ecrã. Registar esse valor da distância medida que corresponde ao comprimento de onda.

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Atividade 8 – Limites de audição no espetro sonoro

1. Ligar a aplicação PA Tone e selecionar uma frequência de 400 HZ. 2. Diminuir, progressivamente, a frequência do som emitido e registar a frequência mínima que consegue ouvir.

3. Aumentar, progressivamente, a frequência do som emitido e registar a frequência máxima que consegue ouvir.

Nota: Caso utilize auscultadores, tenha o cuidado de regular a intensidade no telemóvel para valores pequenos, por forma a não correr o risco de sofrer danos auditivos.

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2ª Parte Questões Pós‐laboratoriais

Responda às questões que se seguem.

1. Observe as imagens dos sinais visualizados nas atividades de 1 a 6. Classifique as respetivas ondas em sons puros ou complexos. Justifique. ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________

2. Explique a função do microfone. ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________

3. Calcule o valor da frequência, , da onda produzida pelo diapasão. Apresente o resultado em unidades SI.

4. Calcule o erro relativo, em percentagem, do valor experimental da frequência do diapasão. Tenha em atenção a frequência de fabrico. Comente o resultado obtido.

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5. Na atividade 4, ao variar a distância, d, entre o emissor (telemóvel) e o recetor (microfone) houve variação da amplitude do sinal visualizado no osciloscópio. Qual é o esboço I, II, III ou IV, do gráfico que poderá corresponder à relação entre a amplitude do sinal, A, e a distância, d, entre o emissor e o recetor? Justifique.

____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________

6. Ao percutir o diapasão, há o aparecimento de zonas de compressão e zonas de rarefação. A figura que se segue representa um diapasão a vibrar.

6.1. Das zonas assinaladas (A, B, C e D), indique o que representam as zonas mais claras. Justifique. _______________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________

6.2. Indique a relação entre a direção de vibração das camadas de ar e a direção de propagação da onda sonora. _______________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________

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7. Considere a atividade 7.

7.1. Determine o valor da velocidade do som no ar da sala à temperatura a que este se encontrava.

7.2. Meça a temperatura ambiente da sala.

Determine o erro relativo, em percentagem, do valor experimental da velocidade do som no ar.

Tome como referência a expressão velocidade do som,

331,4

, com a temperatura do ar,

0,6

(m s‐1) que relaciona, aproximadamente, a

, em graus Celsius.

8. Se um aluno percutisse o diapasão com uma força de menor intensidade, de que forma, de entre as indicadas a seguir, variaria a imagem registada pelo ecrã do computador?

Selecione a opção correta e justifique a sua opção.

(A) O período diminuía e a amplitude mantinha‐se.

(B) O período e a amplitude mantinham‐se.

(C) A amplitude diminuía e a frequência mantinha‐se.

(D) A amplitude diminuía e a frequência aumentava. ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________

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9. Admita que a Sofia percutia na aula outro diapasão, produzindo um som mais baixo do que o produzido pelo primeiro diapasão. Podemos afirmar que o som produzido pelo diapasão da Sofia, em relação ao som produzido pelo primeiro…

Selecione a opção correta e justifique a sua opção.

(A) …é mais grave e de menor período.

(B) …tem maior comprimento de onda e é mais grave.

(C) …desloca‐se mais rápido e tem maior comprimento de onda.

(D) …tem menor período e igual comprimento de onda. ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________

10. Qual dos gráficos poderá corresponder a uma sequência correta do sinal visualizado no osciloscópio quando se aumenta a frequência do gerador, mantendo constante a sua amplitude?

(A)

(B)

(C)

(D)

O Soundcard Scope é um software livre para fins educacionais e está disponível em: http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en Algumas alíneas foram adaptadas do Livro “Exercícios de Física 11”, Albino Rafael Pinto, Carlos Saraiva e Sandra Soares, Raiz Editora, 2016.

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Sugestões/notas para os professores 1. Este protocolo foi preparado para estudar as caraterísticas do som e tem como base a atividade laboratorial AL 2.1. do programa do 11º ano. É acompanhado de uma apresentação em PowerPoint onde estão incorporados alguns vídeos*.

2. O Soundcard Scope (versão 1.46) é um software livre para fins educacionais e está disponível em: http://www.zeitnitz.de/Christian/scope_en. Este software transforma o computador num osciloscópio digital.

3. A vantagem deste osciloscópio digital, em relação a um osciloscópio comum existente nos laboratórios de física, é que ele permite fixar o ecrã, parando a imagem, possibilitando, assim, uma análise mais cuidada das características de cada imagem observada, podendo ser desenhada numa folha de papel ou guardada em formato digital, como explicaremos mais à frente.

4. Fizemos um vídeo (vídeo 1) onde se explica como se faz a instalação do Soundcard Scope e outro (vídeo 2) que explica como se pode determinar a frequência com ele.

O vídeo 1 pode ser consultado em: https://youtu.be/02FcEihYxTA O vídeo 2 pode ser consultado em: https://youtu.be/prcCKRgl3Ao 5. A aplicação Pro Audio Tone Generator (versão 2.4) é um gerador de sinais que permite produzir sons puros e variar a sua frequência ou amplitude. Há muitas aplicações disponíveis para telemóveis. Escolhemos esta porque é muito simples e intuitiva. Por defeito, os valores apresentados para a frequência são: 55, 110, 220, 440 e 880 Hz. No entanto, podemos selecionar outros valores ao clicar nos locais assinalados pelas setas vermelhas.

Esta aplicação permite gerar sinais elétricos, contudo, as características dos sons correspondentes dependem da fidelidade do altifalante do telemóvel, a qual também depende das frequências dos sinais. Assim, um sinal sinusoidal gerado pelo software poderá ser detetado no ecrã como um sinal complexo. Por esta razão, é recomendável que não sejam usados valores muito pequenos nem muito grandes.

Elaborámos um vídeo (vídeo 3) onde se mostra todo o procedimento, podendo ser consultado no youtube em: https://youtu.be/wNseRQrJBJQ *

Apenas PowerPoint 2013 e posterior. A versão do PowerPoint 2010 poderá reproduzir os vídeos se o computador tiver o QuickTime Player instalado.

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6. Com o acessório do Windows “Ferramenta de recorte”

podemos copiar e colocar no

processador de texto (por exemplo, word) as imagens observadas no ecrã do computador.

7. Depois dos alunos calcularem a frequência do som produzido pelo gerador, os professores podem mostrar que o programa permite medir diretamente esse valor. Basta clicar em “status”, depois selecionar “Hz and volts” e por fim a quadrícula onde está “Frequency”.

Esta opção é muito útil nas aulas teóricas. Os professores depois de selecionarem esta opção podem produzir um som e registar a sua frequência, sem que para isso necessite de efetuar cálculos, uma vez que o resultado aparece no ecrã. A imagem que se segue foi captada depois de percutido um diapasão cuja frequência de referência do fabricante era de 435 Hz. O valor dado pelo software foi de 433,59 Hz.

O vídeo 2 mostra este procedimento.

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8. Para que seja possível a realização da atividade 7, é fundamental ligar dois microfones ao computador de modo a que os sinais sejam detetados em dois canais diferentes, isto é, o microfone 1 deteta o som no primeiro canal e o microfone 2 deteta o som no segundo canal. Deste modo, é possível observar‐se separadamente o sinal captado por cada um dos microfones. Para isso, é necessário adaptar dois cabos áudio de 3,5 mm como os da Figura 9. Os cabos devem ser cortados e dever‐se‐á retirar a camada protetora de plástico dos fios (Figura 10), para se proceder à ligação de dois cabos com fichas JACK fêmea a um cabo com ficha JACK macho.

Figura 9 – Dois cabos áudio de 3,5 mm. Figura 10 – Cabos sem a camada protetora.

As ligações entre os cabos áudio estão esquematizadas na Figura 11. Depois de feitas as ligações, envolvemo‐las com fita isoladora para que fiquem mais robustas e isoladas. Os cabos adquiriram o aspeto apresentado na Figura 12, onde se observa uma ficha JACK macho ligada a duas fichas JACK fêmea.

Figura 11 – Esquema das Ligações entre os cabos. Figura 12 – Aspeto final dos cabos ligados.

Para mais informações, visualizar o vídeo (vídeo 4) que se encontra no youtube em: https://youtu.be/NHkGXwaXVRQ

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Metas específicas da atividade laboratorial de acordo com o PROGRAMA DE FÍSICA E QUÍMICA A 10º e 11º anos

 AL 2.1. Características do som.

Objetivo geral: Investigar características de um som (frequência, intensidade, comprimento de onda, timbre) a partir da observação de sinais elétricos resultantes da conversão de sinais sonoros.

1. Identificar sons puros e sons complexos.

2. Comparar amplitudes e períodos de sinais sinusoidais.

3. Comparar intensidades e frequências de sinais sonoros a partir da análise de sinais elétricos.

4. Medir períodos e calcular frequências dos sinais sonoros, compará‐los com valores de referência e avaliar a sua exatidão.

5. Identificar limites de audição no espetro sonoro.

6. Medir comprimentos de onda de sons.

Sugestões para o protocolo: 1. A 1ª Parte (parte laboratorial) deverá ser feita em grupos de trabalho.

2. As respostas às questões (parte pós‐Laboratorial) deverão ser individuais, para permitir a avaliação dos alunos.

3. Os professores devem garantir que os alunos registam todos os valores medidos durante as atividades, para que possam responder às questões pós‐laboratoriais.

4. A 1ª Parte (parte laboratorial) foi estruturada para uma aula de 90 min, em que os alunos estão divididos em grupos de 4 ou 5 elementos. A 2ª Parte (parte Pós‐Laboratorial) foi estruturada para uma aula de 45 min.

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Resultados obtidos na 1ª Parte (Atividade laboratorial)

Atividade 1 – Determinação do período e da frequência do som emitido por um diapasão Usámos um diapasão cuja frequência de fabrico era de 435 Hz. Obtivemos a seguinte imagem.

Imagem do gráfico do diapasão.

Fazendo as contas usando a escala do tempo, o período, , é ,aproximadamente, 2,3083

10 s.

O vídeo 2 mostra o procedimento desta atividade.

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Atividade 2 – Som emitido ao pronunciar a vogal “e” Obtivemos a seguinte imagem.

Imagem do gráfico da vogal “e”.

Elaborámos um vídeo (vídeo 5) onde se mostra o gráfico relativo às cinco vogais, podendo ser consultado no youtube em: https://youtu.be/BRdSTY0cBLg

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Atividade 3 – Som de uma nota musical Obtivemos as seguintes imagens.

Nota lá da flauta 1

Nota lá da flauta 2

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Atividade 4 – Variação da distância, d, entre o emissor e o recetor e visualização do sinal obtido no osciloscópio Apresentamos duas imagens captadas a distâncias diferentes da fonte sonora.

Telemóvel próximo do microfone.

Telemóvel afastado do microfone.

Elaborámos um vídeo (vídeo 6) onde se mostra todo o procedimento, podendo ser consultado no youtube em: https://youtu.be/BBBbQUkuO_E

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Atividade 5 – Variação da frequência, f, do emissor e visualização do respetivo sinal As imagens seguintes correspondem a duas frequências diferentes do emissor.

Sinal cuja frequência é de 600 Hz.

Sinal cuja frequência é de 1200 Hz.

Elaborámos um vídeo (vídeo 7) onde se mostra todo o procedimento, podendo ser consultado no youtube em: https://youtu.be/u4fv5TL2XaE

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Atividade 6 – Sobreposição de sinais puros As ondas produzidas por cada um dos telemóveis são puras, mas o sinal detetado pelo osciloscópio digital indica que a sobreposição das duas é um som complexo. Este é um exemplo que pode ajudar os alunos a reconhecerem os sons complexos como sobreposição de sons harmónicos.

Sinal do telemóvel 1. Sinal do telemóvel 2.

Obtivemos a seguinte imagem.

Sinal captado pelo microfone do computador.

Elaborámos um vídeo (vídeo 8) onde se mostra todo o procedimento, podendo ser consultado no youtube em: https://youtu.be/H6rVnpCvnY0

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Atividade 7 – Determinação do comprimento de onda O laboratório encontrava‐se à temperatura de 19,3 ºC quando se realizou a atividade experimental.

A frequência do som emitido pelo telemóvel foi de 1000 Hz e um dos microfones deslocou‐se 35,2 cm até se observarem de novo os sinais com os seus máximos alinhados no ecrã. Esta distância corresponde ao comprimento de onda.

Sinal captado pelos microfones alinhados em frente ao telemóvel.

Sinal captado pelos microfones quando se encontram a uma distância aproximadamente igual a .

Elaborámos um vídeo (vídeo 9) onde se mostra todo o procedimento, podendo ser consultado no youtube em: https://youtu.be/ZRrbdJl4tFs

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Atividade 8 – Limites de audição no espetro sonoro Apresentamos os limiares de audição (frequências mínima e máxima que se consegue ouvir) do professor e de um aluno.

 Professor

 Aluno

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Proposta de resolução da 2ª Parte (Questões Pós‐Laboratoriais) Nota: Cerca de 100 pontos poderão ser atribuídos em função do interesse, empenho e participação na atividade prática. Os restantes 100 pontos serão atribuídos às questões pós‐laboratoriais.

1. Os sinais visualizados nas atividades 1, 4 e 5 são puros porque correspondem a ondas harmónicas (ou sinusoidais) com uma frequência bem definida.

Os sinais visualizados nas atividades 2, 3 e 6 são complexos porque são resultantes da sobreposição de duas ou mais ondas.

10 pontos

2. O microfone permite converter o sinal sonoro num sinal elétrico, para que seja possível visualizá‐lo no computador e determinar o seu período.

5 pontos

3. O período, , medido na atividade 1 foi 2,3083

10 s. Assim, a frequência será:

433,2 Hz

,

10 pontos

4. O valor de referência da frequência,

, do diapasão é 435,0 Hz e o obtido experimentalmente,

ó

, é 433,2 Hz. Então, o erro relativo, em percentagem, será: ó

%

ó

100% ⇒

,

%

, ,

100 % ⇔

%

0,46 %

O erro relativo é 0,46 % por defeito, visto que o valor experimental é inferior ao valor de referência. O procedimento da atividade experimental revela‐se válido, pois a frequência obtida experimentalmente é concordante com a frequência fornecida pelo fabricante do diapasão.

10 pontos

5. O esboço do gráfico correto é o III, uma vez que a amplitude do sinal diminui à medida que a distância entre o emissor e o recetor aumenta.

10 pontos

6.

6.1. As zonas mais claras correspondem a zonas de rarefação, porque aí o ar é menos denso, ou seja, a pressão do ar é menor do que a pressão normal.

5 pontos 6.2. A direção de vibração das camadas de ar é igual à direção de propagação da onda sonora (onda longitudinal).

5 pontos

28

7.

7.1. A distância entre duas zonas consecutivas de compressão máxima ou duas zonas consecutivas de rarefação máxima corresponde ao comprimento de onda. Então, a distância representada na figura é igual ao comprimento de onda.

O valor do comprimento de onda, , medido na atividade 7 foi de 0,352 m, quando a frequência, , do som emitido pelo telemóvel era de 1000 Hz. Deste modo, a velocidade de propagação do som no ar à temperatura de 19,3 ºC será: ⇔

0,352

1000 ⇔

352 m s‐1

10 pontos 7.2. O valor de referência da velocidade de propagação do som no ar à temperatura de 19,3 ºC é: 331,4

0,6

⇔

331,4

0,6

19,3 ⇔

343,0 m s‐1

Assim, o erro relativo, em percentagem, será: ó

%

100% ⇒

ó

%

, ,

100 % ⇔

%

2,6 %

O erro relativo é 2,6 % por excesso, visto que o valor experimental é superior ao valor de referência.

O procedimento da atividade experimental pode considerar‐se válido em virtude do erro relativo ser reduzido.

10 pontos

8. A opção correta é a C. Se um aluno percutisse o mesmo diapasão, o período e a frequência manter‐se‐iam, no entanto, se a intensidade da força exercida fosse menor, a amplitude do sinal visualizado no ecrã do computador seria menor.

10 pontos

9. A opção correta é a B. O som emitido pelo diapasão da Sofia é mais baixo, ou seja, mais grave, logo, a frequência, , é menor. Então, o som deste diapasão é mais grave. Como a frequência e o período, , são inversamente proporcionais (

1/ ),

uma onda com menor frequência tem maior período. Deste modo, o som emitido pelo diapasão da Sofia tem maior período. Como as ondas sonoras se propagam no mesmo meio (ar), a velocidade de propagação, , é igual, por isso, o som com maior período tem maior comprimento de onda (

). Podemos então concluir

que o som emitido pelo diapasão da Sofia tem maior comprimento de onda.

10 pontos

10. O gráfico correto é o A. 5 pontos

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Outras funcionalidades muito úteis 1. Copiar e guardar imagens para exercícios Outra opção muito útil que este osciloscópio digital tem é a possibilidade de gravar as imagens dos sinais obtidos. Com o gerador de sinais PA Tone podemos criar ondas com frequências e intensidades que quisermos e depois gravar as imagens, que serão muito úteis para os professores fazerem exercícios para as fichas de avaliação. Com estas imagens, os professores podem questionar os alunos, por exemplo, sobre qual dos sons: a) é mais forte ou mais fraco? b) tem maior ou menor frequência? c) é mais alto ou mais baixo?

Estes gráficos também podem ser usados nas aulas, para se calcular o período e a frequência.

Vejamos um exemplo.

Usar o gerador de sinais, para produzir um som de frequência igual a 1600 Hz. Para isso, ligar o gerador de sinais PA tone em frente ao microfone do PC. Depois, parar a imagem, clicando em “Run/Stop” e por fim clicar em “Save” para copiar imagem.

Aparece a opção “guardar em”. Depois, podemos optar por guardar em “Ambiente de trabalho” e “Criar nova pasta” e dar um nome a essa pasta. Neste caso escolhemos “Imagens do Scope” e guardámo‐las com o nome de “scope_f=1600 Hz”.

As imagens são guardadas em dois formatos diferentes. No entanto, caso seja necessário fotocopiar, a imagem a preto e branco é mais funcional do que a imagem a cores.

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Estes gráficos podem ser usados pelos professores na elaboração de fichas de trabalho, por exemplo, para que os alunos calculem o período.

Vejamos este exemplo.

Na figura (seta a tracejado) pode verificar‐se que 4 oscilações completas correspondem a 3,75 ms – 1,25 ms, ou seja, 2,50 ms. Então, o período, , é igual a 0, 625 ms.

A frequência é:

1600 ⟺

,

1600 Hz.

Este valor é igual ao selecionado no gerador PA Tone.

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Outra opção que também poderá ser muito útil é alterar a escala horizontal do sinal, isto é, a escala do tempo (eixo das abcissas). Podemos aumentar ou diminuir essa escala alterando os valores no indicador “Time” ou clicando nos botões situados abaixo desse indicador.

Após a mudança da escala do tempo, as novas imagens também podem ser guardadas. Neste caso, guardámos uma com o eixo dos tempos de 2 ms e outra com 15 ms. Como seria de esperar, esta alteração não afeta o período nem a amplitude.

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Também é possível “alterar a escala vertical do sinal” (eixo das ordenadas). Para isso, basta clicar nos locais assinalados na imagem seguinte.

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Em suma, os professores podem até criar a sua base de dados com estas imagens. No entanto, a grande vantagem é a possibilidade de produzir com o gerador PA Tone a onda com a frequência e intensidade que o professor quiser e poder guardá‐la e usá‐la para um exercício, deixando de estar dependente de uma determinada imagem existente num manual, que precisa de ser digitalizada ou que não tem a frequência ou amplitude pretendidas.

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O Scope como gerador de Sinais

1. Clicar no separador “Signal generator” para ter acesso às opções do gerador de sinais do Scope.

2. Apesar de não ser obrigatório, poderá ser mais funcional ter o gerador de sinais numa janela separada. Para isso, basta clicar no botão “Signalgenerator in separate window” e arrumar as janelas no ecrã do computador.

3. Selecionar a frequência desejada para o canal 1 e clicar no botão que se encontra próximo de Channel 1.

Seguir o mesmo procedimento caso se pretenda observar um outro sinal no canal 2.

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4. Para se somar, por exemplo, as duas ondas, clicar em “single” e selecionar “CH1+CH2”.

Elaborámos um vídeo (vídeo 10) onde se mostra o procedimento, podendo ser consultado no youtube em: https://youtu.be/li9rdK2zofE

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No artigo “Determinação do valor da velocidade do som no ar”, Carlos Saraiva e Albino Pinto, Gazeta de Física‐Vol. 38, Nº 2, pp. 13‐19, 2015, poderá encontrar mais informações sobre algumas potencialidades do software Soundcard Scope.

Lista dos vídeos

Vídeo 1 – Osciloscópio digital Soundcard Scope Disponível em: https://youtu.be/02FcEihYxTA

Vídeo 2 – Frequência de um diapasão Disponível em: https://youtu.be/prcCKRgl3Ao

Vídeo 3 – Gerador de sinais PA Tone Generator tutorial Disponível em: https://youtu.be/wNseRQrJBJQ

Vídeo 4 – Ligações dos cabos áudio Disponível em: https://youtu.be/NHkGXwaXVRQ

Vídeo 5 – As 5 vogais Disponível em: https://youtu.be/BRdSTY0cBLg

Vídeo 6 – Amplitude de uma onda sonora Disponível em: https://youtu.be/BBBbQUkuO_E

Vídeo 7 – Frequência de um emissor Disponível em: https://youtu.be/u4fv5TL2XaE

Vídeo 8 – Sobreposição de sinais puros Disponível em: https://youtu.be/H6rVnpCvnY0

Vídeo 9 – Comprimento de onda e velocidade do som no ar Disponível em: https://youtu.be/ZRrbdJl4tFs

Vídeo 10 – O Scope como gerador de Sinais Disponível em: https://youtu.be/li9rdK2zofE

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