Verificando o Alcance Auditivo - Uso do Osciloscópio na Escola – 6 (INS394)

Escrito por Newton C Braga

Sabemos que osciloscópio é uma das mais poderosas ferramentas de ensino nas escolas técnicas e mesmo nas escolas de nível médio dentro do programa de ensino de tecnologia (STEM). Com sua ajuda podemos programar diversos experimentos de física, eletricidade, e mesmo de outras ciências e agora de uma forma mais completa se acrescentarmos a isso tudo aplicativos disponíveis para celulares. Neste artigo damos um exemplo, de experimento que pode ser realizado com a ajuda de um osciloscópio, em especial, os modelos InfiniiVision série 2000X e 3000X da Keysight.

A possibilidade de se visualizar um sinal senoidal da faixa sonora que possa ser convertido em som permite a realização de um experimento muito interessante que pode ser aplicado em classes a partir do ensino fundamental.

Da fato, o que fazemos e ligar um gerador de funções, ou mesmo um simples gerador de áudio que não precisa estar calibrado, pois leremos as frequência no osciloscópio, a um pequeno amplificador ou mesmo a um transdutor piezoelétrico, pois não precisamos de potência.

Assim, varrendo a faixa de áudio a partir das frequências mais baixas, vamos perguntando aos alunos num passo a passo se eles conseguem ouvir o som emitido. Ao mesmo tempo vamos medindo no osciloscópio as frequências dos sinais que estão sendo geradas.

A medida que chegamos no limite das frequências audíveis, vemos que pouco a pouco mais e mais alunos deixam de ouvir os sinais. Normalmente, a perda da capacidade de ouvir as frequências mais altas começam em torno de 12 000 Hz. No entanto, se tivermos alunos em que isso ocorre antes, podemos estar diante de casos de problemas, devendo ser recomendado que estes alunos procurem ajuda médica (um fonoaudiólogo).

Realizando experiências com nossos alunos encontramos alguns que superam os 17 000 Hz em sua capacidade de audição.

Na figura 1 temos o arranjo que deve ser feito para o experimento, utilizando-se o osciloscópio numa faixa que permita ler frequências entre 1 kHz e 20 kHz.

 

Figura 1
Figura 1

 

O gerador de funções deve gerar um sinal senoidal de pelo menos 1 V de amplitude para poder excitar o transdutor e eventualmente se tiver saída de baixa impedância, um alto-falante. Também pode ser usado um pequeno amplificador para esta finalidade.

Na figura 2 temos um oscilador que pode ser usado para o experimento, excitando um transdutor.

 

Figura 2
Figura 2

 

Apesar de usar um circuito lógico CMOS 4011, este circuito gera sinais senoidais em frequência determinada pelos componentes, conforme formula dada junto ao diagrama. Uma das portas do 4011 é utilizada, podendo ser também usado o 4001. A alimentação deve ficar entre 5 e 15 V e a frequência máxima é de alguns megahertz.

Outra possibilidade interessante consiste em se utilizar o telefone celular ou computador de mesa (PC) como gerador de sinais, baixando-se um aplicativo para esta finalidade.

Existem diversos aplicativos que geram tons de áudio em frequências que cobrem toda a faixa audível fazendo sua reprodução no alto-falante do telefone. Um deles é o Sigjenny que pode ser obtido no link abaixo.

http://www.baixaki.com.br/download/sigjenny.htm