Uma Harmônica de Taças
Objetivo
Demonstrar uma escala sonora com um instrumento feito de taças de vidro. Ilustrar a formação de ondas sonoras em tubos semi-abertos e o conceito de ressonância.
Descrição
No filme La Nave Va, de Federico Felini, dois velhos músicos tocam um concerto tirando sons de taças de cristal. Você pode reproduzir esse evento com uma experiência que, se bem executada, tem tudo para impressionar o público e a Comissão Julgadora.
Consiga 12 taças de vidro fino ou cristal. Copos podem servir mas taça é muito melhor. Ponha um pouco de água em cada uma, um pouquinho na primeira, um pouco mais na segunda e assim por diante. O truque é tirar som dessas taças. Você pode simplesmente bater nelas com um bastão de madeira, como na figura abaixo. No entanto, o som fica mais bonito e agradável se for tirado esfregando suavemente a ponta do dedo na borda da taça, como vemos na outra figura.
Molhe a ponta do dedo indicador (o “fura-bolos”) e passe-o pela borda da taça em movimentos circulares. Com um pouco de treino você conseguirá tirar um som cheio e harmonioso. Cada taça emitirá uma tonalidade diferente pois o tom depende da distância entre a superfície da água e a borda da taça. Resta “afinar” o instrumento. Você pode comparar o tom de cada taça com o tom tirado de um teclado eletrônico. Comece com uma taça quase vazia (som mais grave) e prossiga para as outras, com quantidade decrescente de água (som mais agudo).
O volume do som emitido pelas taças pode ser amplificado se o conjunto todo for montado sobre uma caixa de ressonância. A figura acima é auto-explicativa mas o número de taças pode ser maior. Para proteger a base das taças envolva as tiras de madeira com feltro.
Análise
Uma escala, ou oitava, tem doze tons, ou notas. No teclado, o padrão visto ao lado se repete. As teclas brancas dão os tons naturais e as pretas dão os sustenidos. A freqüência de cada cada nota é igual à freqüência da nota anterior multiplicada por (2)1/12 = 1,05946… . Por exemplo, o DO da quarta escala (DO4) tem freqüência de 262 Hertz. A nota seguinte (tecla preta) é o DO# (DO sustenido), que tem freqüência 262 x 1,05946 = 277 Hz. Prosseguindo nessa série vemos que a nota que vem depois do SI tem freqüência duas vezes maior que a freqüência do DO4, e é o DO5.
O som que você ouve é produzido pelas paredes do copo ao vibrarem e não pela vibração do ar dentro do copo, como alguns livros-texto ensinam erradamente. O material do copo tem uma frequência própria de vibração, como tudo nesse mundo. Ao esfregar seu dedo na borda, você “excita” esse modo de vibração. Só que a freqüência dessa vibração ressonante depende da quantidade de água que o copo contém. A água adicionada também participa da vibração. Quanto mais água, mais massa vibrando quando a oscilação é provocada. E mais massa vibrando implica em menor freqüência (lembre do sistema massa-mola). Leia nossa Seção Especial sobre RESSONÂNCIA, onde damos mais detalhes sobre esse assunto.
Material
12 ou mais taças de vidro fino ou cristal.
Um teclado para afinação (opcional).
Um participante que saiba tocar, pelo menos, Atirei o pau no gato.
Dicas
Essa experiência, se bem preparada e executada, é forte candidata a ganhar um prêmio na Feira. Mas, não descuide do lado científico. Prepare cartões com os valores das freqüências de cada taça e ponha ao lado delas. Mostre um cartaz com a relação entre as freqüências e as distâncias entre a água e a borda (valores teóricos e experimentais).
Dizem que umedecer a ponta dos dedos com um pouco de vinagre ajuda a tirar o som. Verifique se isso é fato ou boato.
No filme de Felini os dois maestros, depois do concerto, entram em conflito, um acusando o outro de ter uma taça desafinada. Você e um colega da equipe podem fazer um teatro simulando uma discussão como essa, para divertir a platéia.
Veja também outra experiência semelhante a essa, na sugestão seguinte, usando garrafas. E não deixe de ler nossa Seção Especial sobre RESSONÂNCIA.
