Atividade Experimental Eco
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Cálculo da distância mínima a um
obstáculo para produção de eco
Introdução
Esta atividade tem como objetivo estimar experimentalmente a distância a que um
obstáculo tem de estar localizado para produzir um eco. Adicionalmente permite mostrar a
diferença entre eco e reverberação e os efeitos que o eco e reverberação têm em diferentes
sons. Assume-se que anteriormente se tenha determinado o valor da velocidade do som no
ar e abordado os fenómenos absorção, reflexão e refração.
Suporte
Este programa usa o Web Audio API da Google que é um excelente Javascript API para
processar e sintetizar som em aplicações web. Infelizmente ainda está numa fase de
desenvolvimento inicial e não faz parte dos standards da web. Apenas versões recentes do
Google Chrome e Safari o suportam, portanto neste momento apenas esses browsers
podem ser utilizados para correr esta simulação. Mesmo a versão Linux do Chrome não
suporta todas as funcionalidades da aplicação.
Utilização
Para abrir o programa clicar em http://kwak.freehostia.com/fisica/som com um browser
(Google Chrome ou Safari).
O programa consiste em quatro amostras de som que podem ser ouvidas de três formas
diferentes:
• Normal – permite ouvir o som original
• Efeito 1 – permite ouvir o som seguido de uma repetição única do mesmo som
(simulação de eco)
• Efeito 2 – permite ouvir o som seguido de várias repetições periódicas do mesmo
som (simulação de reverberação)
As repetições do som obtidas com o Efeito 1 e Efeito 2 podem ser alteradas com duas
caraterísticas:
• Ganho – Valor que varia entre 0% e 100% e que relaciona a amplitude do som
repetido com o som imediatamente anterior.
• Atraso – Valor que varia entre 0s e 0.5s e que determina a diferença de tempo entre
as repetições do som.
NOTAS:
◦ Colocar o Ganho a 100% significa que a repetição dos sons tem uma amplitude
igual à amplitude do som original.
◦ No Efeito 2 o som é repetido indefinidamente enquanto o som é audível, por isso
é importante não colocar o Ganho a 100% quando se usa este efeito, exceto para
demonstrar intencionalmente o fenómeno. Os resultados não são agradáveis.
◦ Colocar o Ganho em 0% faz com não haja repetição do som, ou seja, os efeitos 1 e
2 seriam iguais ao efeito Normal.
◦ A alteração dos valores Ganho e Atraso pode ser feita enquanto o som está a
decorrer. O Web Audio API faz a transição automaticamente, mas quando se
altera o valor de Atraso rapidamente aparece um efeito de 'scratching'.
Aparentemente há alturas em que isto é feito de forma intencional e
musicalmente!
A opção Fonte permite alterar a fonte sonora.
Sugestão de Exploração – Atividade Prática
Abrir a simulação e esperar que o programa carregue todos os sons. Quando utilizado
numa turma é desejável ter colunas para uma melhor audição.
Terminologia
• Projetar o programa e explicar que se vai mostrar um fenómeno sonoro que
certamente já ouviram anteriormente.
• Selecionar Efeito 1 e colocar um Atraso de 0.30s.
• O fenómeno é facilmente identificado como um eco.
• Apresentar o objetivo da aula “Explicar o fenómeno do eco”.
• Selecionar o Efeito 2 e pedir para descrever a diferença entre os dois.
• Apesar de identificarem a diferença, usualmente o termo reverberação não é
referido.
• Discutir os dois termos associando-os à diferença identificada.
• Depois desta discussão premir a tecla “L”.
Fenómeno do eco (Por que é que não se ouve o eco nesta sala?) e o Atraso
necessário para distinguir o eco
• Discutir as condições que têm de existir para ocorrer um eco.
• Nesta altura só queremos que os alunos apresentem e discutam as suas ideias e não
apresentar ainda a resposta. (quando apresentada uma explicação relacionada com a
reflexão insistir na questão Por que é que não se ouve o eco nesta sala? Não haverá
reflexão?)
• Depois de discutidas as ideias, fazer a experiência explicando primeiro o
funcionamento da simulação.
• O programa deve estar ser projetado para os alunos verificarem os valores de Atraso
e Ganho. Explicar que, por exemplo, o Efeito Eco não é a gravação de um eco mas sim
a audição de dois sons independentes. Explicar o Efeito Reverberação e a função dos
parâmetros Ganho e Atraso.
• Mostrar novamente o som com o Efeito Eco e Atraso 0.30s e explicar que o que está a
acontecer são dois sons separados por 0.30s.
• Questionar sobre o que acontece com um Atraso de 0.50s e depois com um Atraso
de 0s. Discutir especialmente este último caso. Verificar os dois casos no programa.
• Prever o que acontecerá se o Atraso for 0.01s. Observar. Discutir (tem que se chegar
a um ponto em que se compreenda que é um problema de limites do corpo
humano). Mesmo que não se note o eco é importante notar que há uma alteração do
som original. É importante para uma discussão posterior dos efeitos do eco e
reverberação no concertos de música, por exemplo.
• Como determinar esse limite? Realizar a experiência. Geram-se discussões sobre o
limite, fazer notar que essa discussão é importante: é díficil de determinar o limite,
não há uma medição a efetuar, é subjetivo. Não faz sentido chegar a um valor
constante e universal.
• Esse limite depende do tipo de som? Como realizar essa experiência? Realizar a
experiência. (Neste caso pode-se utilizar uma fonte sonora mais curta como a Pop ou
Olá)
• Esse limite depende da amplitude do som repetido? Como realizar essa experiência?
Antes de realizar a experiência discutir a que é que corresponde, fisicamente, alterar
o Ganho do som. Realizar a Experiência.
◦ Além de procurar o limite deve-se questionar o que eles prevêm que aconteça
com um ganho de 0% e 100% e relacionar com a absorção e reflexão dos
materiais.
◦ No limite pode-se mesmo perguntar o que aconteceria se os materiais refletissem
todo o som. Colocar brevemente o Efeito Reverberação e ganho 100%.
Cálculo da distância mínima do obstáculo para haver eco
• Insistir na questão Por que é que não se ouve o eco nesta sala? juntar o dado obtido
anteriormente (o limite do atraso no som) à discussão.
• Permitir que os alunos calculem a distância sozinhos, fornecer pistas a quem quiser
como a velocidade do som (determinado anteriormente), o facto de o som ter de
percorrer a distância até ao obstáculo 2 vezes, etc. No caso de se ter obtido vários
limites para os vários sons escolher um. Discutir a escolha.
• Discutir que o valor obtido tem um erro associado, relembrar a discussão para obter
o limite.
• No caso de o manual apresentar um valor diferente (a maior parte usa o valor 17m)
discutir isto também. Se não estiver explicado no manual de onde surge este valor
pode-se usar como exercício para determinar o limite que o manual considerou.
Importância destes fenómenos mesmo quando não se identifica um eco
• Mostrar a distorção de alguns sons (por exemplo)
◦ Fonte Bateria Ganho 40% Atraso 0.10s alternar entre Normal e Efeito
Reverberação
• Note-se que por vezes estuda-se formas de usar estes fenómenos propositadamente
◦ Fonte Blue Dot Ganho 60% Atraso 0.04s alternar entre Normal e Efeito
Reverberação
◦ Fonte Blue Dot Ganho 85% Atraso 0.01s alternar entre Normal e Efeito
Reverberação
◦ Fonte Bateria Ganho 85-90% Atraso 0.01s alternar entre Normal e Efeito
Reverberação
◦ Fonte Pop Ganho 95% Atraso 0.01s alternar entre Normal e Efeito
Reverberação
• Repare-se que não existe nenhuma alteração na frequência das fontes, apenas
sobreposição de várias fontes com diferentes amplitudes.
Ficha Técnica
Material construído em Javascript com Web Audio API
Autor: Ricardo Sousa Rodrigues
Este trabalho está publicado de acordo com uma licença Creative Commons Attribution-
NonCommercial 3.0 Unported License.