Violão e guitarra como ferramentas para o ensino de física

Abstract

São propostas atividades práticas simples para a caracterização de propriedades do som produzido por violões e guitarras através de uma análise harmônica. Entre elas, propomos uma demonstração que pode ser feita em tempo real em sala de aula. Nas atividades desenvolvidas, amostras de som produzidas por instrumentos de cordas são capturadas e analisadas através de uma abordagem espectral. Propriedades físicas da corda do violão e guitarra são exploradas. Os resultados experimentais são comparados com as predições teóricas, com uma concordância excelente. As ferramentas apresentadas podem ser utilizadas como material de apoio no estudo de cordas vibrantes, oscilações, ondas, equações diferenciais, análise harmônica baseada em transformadas de Fourier e instrumentação para o laboratório de física. Palavras-chave: ensino de física, ondas, análise harmônica, equação de onda.Simple practical activities are proposed for the characterization of the sound produced by guitars and electric guitars with a harmonic analysis. Among them, we propose a demonstration that can be carried out in real time at the classroom. In the developed activities, sound samples produced by string instruments are captured and analyzed within a spectral approach. Physical characteristics of the guitar strings are explored. Experimental results are compared with the theoretical predictions, with excellent agreement. The presented tools can be used as support material in the study of vibrating strings, oscillations, waves, differential equations, harmonic analyses based on Fourier transform, and physics laboratory instrumentation. Keywords: physics teaching, waves, harmonic analysis, wave equation. IntroduçãoFenômenos associados a oscilações e ondas podem ser encontrados em qualquer instrumento musical. Ao promover vibração numa coluna de ar, vibrar uma corda ou percutir uma membrana, somé produzido. As vibrações associadas formam diferentes séries harmônicas que podem ser estudadas através da investigação de suas características espectrais. A análise harmônica de séries temporais, e em particular do som,é uma abordagem extremamente poderosa de investigação. O desenvolvimento de ferramentas didáticas para o estudo das técnicas envolvidas no temaé desta forma relevante.A caracterização das propriedades do som produzido por alguns instrumentos musicais pode ser feita através do estudo de modelos simples para cordas e membranas vibrantes [1][2][3][4]. Propomos aqui atividades práticas para o estudo do som produzido por violões e guitarras, instrumentos presentes no cotidiano dos estudantes e acessíveis inclusive para os que não possuem experiência musical.O nosso objetivoé manter a metodologia em um nível tão simples quanto possível, tanto do ponto de vista experimental como do teórico, de forma que as atividades possam ser feitas em tempo real como uma demonstração em sala de aula, ou alternativamente serem apresentadas como base para um experimento em laboratório. Esta demonstração pode ser complementada por atividades suplementares, conforme suger...

Violão: aspectos acústicos, estruturais e históricos

“…O instrumento possui seis ordens de cordas simples com comprimento acústico de 65,0 cm [12] entre a pestana e o rastilho, afinadas geralmente nas notas mi 2 , lá 2 , ré 3 , sol 3 , si 3 e mi 4 com frequências f = 82 Hz, 110 Hz, 147 Hz, 196 Hz, 247 Hz e 330 Hz, respectivamente [18], usando como referência o diapasão de 440 Hz, podendo ainda haver inúmeras outras afinações [19]. Trata-se de um instrumento versátil pois, pela quantidade de cordas, suas notas e disposições, permite tanto a execução da melodia, da harmonia ou de ambas em peças mais elaboradas.…”

“…De maneira geral, o corpo do violão transforma a onda transversal da corda em uma onda longitudinal irradiada pelo instrumento, através do ar, até o ouvinte [12,23]. Para que isso ocorra, são necessárias inúmeras partes com funções e ações bem definidas, começando pelo elemento gerador de som: as cordas, que podem ser de nylon ou aço [18] (podendo ocorrer somente com cordas de nylon ou de aço, ou ainda, ambas em conjunto em um mesmo instrumento), que aplicam uma tensão considerável no instrumento, podendo ultrapassar 500 N.…”

“…O seu uso para atividades de ensino de físicaé explorado em algumas obras, mas ainda restam muitas abordagens que podem ser exploradas nesse tema. Dentre elas, destacam-se o uso do violão para o ensino de conceitos de física ondulatória por Santos et al [12] e também por Coelho et al [13], o ensino de acústica através do violão e de um protótipo por Moura e Neto [14], e as propostas do uso do violão no ensino de Física do grupo de Grillo et al [15,16]. Este artigo, também não vai abarcar todas as abordagens ou temáticas envolvendo física e ensino através do violão, mas dará ao leitor algumas outras possibilidades de conhecer o funcionamento do violão, através de uma descrição do instrumento a partir da Física e da Luteria combinadas.…”

A efêmera e produtiva existência do Centro de Pesquisas Físicas da URGS

“…Um relato razoavelmente completo dessa história foi apresentado em artigo publicado na RBEF em 2013 [16]. E difícil estabelecer um contexto fiel ao que hoje sabemos sobre os eventos históricos daépoca, apenas utilizando os registros mencionados acima.…”

“…Como relatado por Santos [16], o CNPq decide, em 1957, prosseguir com a instalação do sincrocíclotron, mas, um ano depois convidou o CPF para revisar as instalações do equipamento e colocá-lo em funcionamento. A equipe coordenada por Hepp trabalhou no projeto a partir julho de 1958, mas uma série de eventos políticos resultaram no seu abandono em fevereiro de 1963.…”