A ondulatória é a parte da física que estuda os fenômenos ligados às oscilações e às ondas. O som é uma onda mecânica que, propagando-se no ar, é formada por compressões e rarefações sucessivas das moléculas do ar. Confinado em um tubo, as ondas sonoras formam ondas estacionárias. Usando como metodologia o experimento do Tubo de Rubens, demonstra-se a formação das ondas estacionárias pela queima do gás GLP, acompanhando a variação de densidade do ar, provocada pela onda sonora dentro do tubo. Através dessa metodologia, pode-se desenvolver de forma conceitual boa parte da teoria da acústica, tais como sua definição, direção de propagação, componentes e período de uma onda, assim como as características do som: amplitude, intensidade, volume e frequência. Buscou-se explorar conceitos centrais da ondulatória, compreeender o comportamento de ondas sonoras por meio de uma abordagem predominantemente conceitual e verificar se a visualização do movimento ondulatório longitudinal do som.

Usa-se aqui a forma de investigação-ação conhecida como pesquisa ação, entendida nos termos de Engel (2000), Thiollent (1985) e Tripp (2005), pela qual se tenta aperfeiçoar a prática de ensinar física. Procura-se ensinar física por meio de uma abordagem que minimize o uso de elaboração algébrica complexa e de raciocínios matemáticos abstratos. Para construção do mesmo foi utilizado um cano de alumínio de aproximandamente 1 metro, no qual foi feito furos de um em um centímetro na parte superior. Em uma das extremidade, foi tampado com a mangueira de gás GLP conectada por conexões de PVC furando e vedando a entrada. Já a outra ponta foi fechada por uma luva de látex e uma caixa de som foi posicionada atrás. Conforme o gás sai pelos furos superiores do alumínio, ele é acendido com um fósforo e projeta as chamas para cima, assim propagando-se as ondas mecânicas do som através da luva plástica, que se comporta como uma membrana vibratória, alterando a pressão interna dentro do tubo, assim as regiões com maior pressão apresentaram uma chama maior e as de menor pressão uma chama menor. Em anexo, a figura 1, retrata o esquema de montagem do tubo, fazendo o adendo que o gerador de frequência utilizado foi o celular.

Tubo de Rubens e o comportamento das ondas

Atividades STEM Brasil - Educando

Ondulatória, Som, Ondas mecânicas

Raquel Rodrigues Dias (Coordenador da Equipe)
Cleuza Tonin (Professor Colaborador)
Hayra Lopes Nichellatti (Aluno Capitão)
João Pedro Guimarães Fernandes (Aluno)
Nicole Fogliatto (Aluno)
Adryan de Souza Furchi (Aluno)
Bianca Parotte dos Santos (Aluno)

C E Pioneiros, Foz Do Iguaçu-PR

O som está presente em tudo no nosso cotidiano, desde que acordamos até a hora que vamos dormir. Explicá-lo é algo que demorou tempo, mas com os avanços da ciência podemos definir bem o que ele é atualmente. Dessa forma, o Tubo de Rubens é uma experiência que ajuda a explicar aos leigos que o som são ondas mecânicas que se propagam através da matéria, nesse caso, o ar. Sendo assim nosso objetivo foi construir um aparato (tubo), o qual permitisse ver o efeito das ondas estacionárias através das chamas de fogo.

Com o funcionamento do equipamento, pode-se perceber como o som exerce pressão sobre o gás de cozinha dentro do tubo. Conforme foi alterado entre sons com notas mais agudas e graves, pode-se observar que a chama de fogo criada sobre o equipamento variava de tamanho. Os resultados se mostraram satisfatórios pois foi possível observar o comportamento das chamas sobre o tubo, corroborando com materiais da literatura que propuseram-se a fazer algo similar.

O que explica a variação das chamas de fogo pelo tipo de som colocado na caixa, deve ao fato que a pressão mecânica exercida pelo som no gás dentro do tubo, fez ele sair em intensidades maiores, quando som era mais agudo e em intensidades menores para sons mais graves. Pois o som ao bater em uma superfície rígida, tem uma parte repelida de volta, causando assim o eco. Dentro do tubo, o som atravessa de um lado ao outro, batendo na tampa e voltando. Deste modo quando duas ondas de frequências iguais se cruzam em um ponto específico com sentidos opostos, neste ponto em específico é exercida uma pressão muito grande fazendo com que a chama fique concentrada em poucos pontos do equipamento.

Por meio de uma abordagem conceitual, através da explicação do tubo de ondas estacionárias. Foi possível demonstrar a relação existente entre as ondas sonoras e a altura da chama (ligada à densidade do gás GLP), por meio das chamas sobre o tubo. Após a construção e apresentação do projeto, ficou muito mais claro a explicação do que é o som, confirmando que é possível observar visualmente o comportamento das ondas. A sensibilidade visual da chama do tubo de Rubens é a chave para a transposição didática do fenômeno invisível da acústica para o fenômeno visual das ondas, permitindo explicar que o som é uma onda sem usar exclusivamete formulações abstratas da matemática.

ENGEL, G.I. Pesquisa-ação. In: Educar, Curitiba: Ed. da UFPR, n. 16, p. 181-191. 2000. THENÓRIO, I. Confecção do tubo de Rubens. Manual do mundo. Disponível em , acesso em 08/09/2022. THIOLLENT, Michel. Metodologia da Pesquisa-Ação. São Paulo: Cortez,1985. TRIPP, David. Pesquisa-ação: uma introdução metodológica. Trad.: Lólio Lourenço de Oliveira. In: Educação e Pesquisa, São Paulo, v. 31, n. 3, p. 443-466, set./dez. 2005