Ataque nos tímpanos

O objetivo é que os alunos entendam a função e a importância dos ouvidos e abaixem o volume de seus tocadores de MP3 para prevenir danos em seus sistemas auditivos. Numa viagem desde uma fonte de ruído até o ouvido interno, são explicads a produção do som e a anatomia do ouvido.

Tour a pé pelo auditório

Leve os alunos para caminhar pelo espaço da escola ou jardim de infância, uma vez com tampões de ouvido e a outra, sem; para experimentar a perda de impressões do ambiente quando eles “desligam” parcialmente a audição. Eles também vão aprender sobre os perigos a que estão expostas as pessoas (parcialmente) surdas.

Você realmente ouve tudo?

O ouvido humano pode perceber sons com 20 a 20 mil oscilações por segundo. O número de oscilações por segundo é chamado frequência. Conforme envelhecemos, perdemos a capacidade de escutar frequências muito altas. Cachorros podem ouvir sons com até 35 mil oscilações por segundo (35 kHz) e morcegos escutam sons com frequências ainda maiores. Use um apito normal e um apito de cachorros para que as crianças comparem. Geralmente, os apitos de cachorro estão na faixa de 16 a 22 kHz, sendo que apenas as frequências abaixo de 20 kHz são audíveis para o ouvido humano (e, dependendo da situação particular de sua audição, você pode não conseguir escutar nem esses).

Ajuste o volume de um gerador de sinais com amplificador e alto-falante para um nível médio em uma frequência audível. Então, suba a frequência para 50 kHz e, devagar, volte a baixá-la. Peça à primeira criança que puder ouvir alguma coisa para descrever o som (um apito muito alto).

Seus ouvidos têm sons favoritos? Um diagrama auditivo individual

Testando nossa própria capacidade auditiva, podemos estimar o estado em que se encontra nossa audição. Conecte um gerador de sinais com osciloscópio e auto-falante, conforme indicado (veja a imagem).

Usando o gerador de sinais, coloque sons entre 250 e 16 000 Hz, de acordo com a Tabela 1. Para que os sons sejam comparáveis, certifique-se de que todos eles criam uma “linha de ondas” de mesma “altura” no osciloscópio. Peça a cada criança que complete a tabela (que também pode ser baixada como roteiro de trabalho disponível no site de Science in Schoolw4), assinalando como eles percebem cada som – muito alto, alto, razoavelmente alto, baixo ou muito baixo. Isso pode ser um pouco complicado.

Clique na imagem para ampliar Imagem cortesia de Nicola Graf

Para facilitar, comece com 16 000 Hz e faça comparações em pares com frequências próximas, por exemplo “Como vocês percebem o som de 16 000 Hz? Agora escutem o som de 8 000 Hz – como vocês o percebem agora, em comparação?”, e assim por diante. Geralmente, o ouvido humano é mais sensível às frequências em que geralmente falamos (cerca de 200 – 3 500 Hz).

Com a ajuda de um tutor da escola secundária (ou professor), cada criança deve traçar o volume percebido (por exemplo, alto = 8) sobre a frequência do som.

Diagrama auditivo de uma menina de oito anos. Clique na imagem para ampliar

É útil fazer as mesmas medidas com adultos também (por exemplo, professores ou pais), porque, conforme envelhecemos, não ouvimos tão bem os sons de frequência muito alta. Você pode notar isso quando a TV está ligada – crianças pequenas podem ouvir um apito agudo, enquanto adultos não podem.

Como os sons chegam ao ouvido? A vela balançante

Como os sons são transportados por variações na pressão do ar, o som move partículas de ar. O movimento da chama de uma vela é usado para ilustrar isso. Sons com baixa frequência podem até apagar a chama de uma vela.

Materiais Um tocador de CD com woofer (alto-falante para sons graves) tocando música techno Uma vela e fósforos Um funil de papell Um tambor de som grave com um buraco na parte de trás Um gerador de sinais com amplificador Um alto-falante ajustável a baixas frequências (cerca de 100 Hz ou menos) Cabos Procedimentos Coloque uma vela acesa em frente ao woofer de um aparelho de som tocando música techno. A chama vai se mover no ritmo da música. Se o efeito não for muito visível, use um funil de papel entre o woofer e a vela para aumentá-lo. Coloque a vela acesa em frente ao buraco do tambor. Bata no tambor e veja a chama se mover ou mesmo apagar. Usando cabos, conecte o alto-falante ao gerador de sinais e ligue-o numa frequência baixa (100 Hz). A vela vai se apagar. Para aumentar o efeito, você pode usar um funil de papel entre o alto-falante e a vela.

Imagem cortesia de Werner Stetzenbach

O que acontece no ouvido?

Imagem cortesia de Werner Stetzenbach

Use um modelo de plástico ou papel (que pode ser feito em casa) do ouvido para ilustrar suas diferentes partes, que serão explicadas nos experimentos a seguir.

O ouvido externo: o canal auditivo e o tímpano

A orelha e o canal auditivo coletam o som como um funil. Use um funil de papel na orelha para melhorar a audição: sussurre no funil e veja como ele amplia o som. O ouvido externo atua como o tubo de um órgão, porém fechado num dos lados, de modo que o ar que passa por ele possa vibrar. Essa vibração é transmitida ao tímpano, uma membrana que se comporta como um tambor. Em seguida, passa por uma ligação mecânica para os três ossículos (pequenos ossos).

Imagem cortesia de Werner Stetzenbach

Materiais

• Um woofer (alto-falante para sons graves)
• Um gerador de sinais com amplificador ou um tocador de CD com amplificador
• Cabos
• Balas de gelatina

Imagem cortesia de Werner Stetzenbach

Procedimentos Usando os cabos, conecte o woofer ao gerador de sinais ou tocador de CD. Coloque algumas balas sobre o woofer e veja como elas “dançam”. A membrana do woofer representa o tímpano.

O ouvido médio: os ossículos

Materiais Dois tamborins Uma baqueta Uma bola de ping-pong ou isopor presa a uma corda Um tabuleiro Um martelo ou outro instrumento similar feito de madeira Uma tigela Papel alumínio ou filme plástico Grãos de arroz ou açúcar Procedimentos Coloque a bola de ping-pong ou isopor (representando os ossículos) sobre um dos tamborins (T2, na imagem abaixo). Com uma baqueta, bata no outro tamborim (T1, a fonte do som) e veja a bola se mover conforme as ondas sonoras alcançam T2. Cubra a tigela com o papel alumínio ou o filme plástico e coloque por cima os grãos de arroz ou açúcar. Segure o tabuleiro próximo à tigela, bata nele com o martelo e veja o arroz ou açúcar (representando os ossículos) pularem.

Clique na imagem para ampliar Clique na imagem para ampliar Imagem cortesia de Nicola Graf

O ouvido interno: a cóclea

Existem nervos auditivos nas células ciliadas da cóclea. O som (ou seja, mudanças na pressão do ar) fazem com que elas se movam, o que dispara informações para serem transmitidas ao cérebro. Quanto mais alto o som, mais os cílios se movem. Sons muito altos podem até danificar as células ciliadas.

Um tubo de vidro é usado como modelo para uma cóclea sem curvas. O pó de cortiça ou talco dentro do tubo representa as células ciliadas.

Materiais

• Tubo de vidro
• Pó de cortiça ou talco
• Dois apoios para o tubo de vidro (ver imagem)
• Um gerador de sinais
• Um alto-falante
• Cabos

Procedimentos

Clique na imagem para ampliar Imagem cortesia de Werner Stetzenbach

Encha o fundo do tubo de vidro com pó de cortiça ou talco e coloque-o horizontalmente sobre os apoios. Usando os cabos, conecte o alto-falante ao gerador de sinais e posicione-o em frente a uma das aberturas do tubo de vidro. Ajuste a frequência do som (dependendo do comprimento do tubo) até que o tubo ressone (para qualquer comprimento, haverá várias frequências em que isso acontece), fazendo com que seja visível a vibração do pó. Isso representa o movimento das células ciliadas.

Montando um projeto similar com seus estudantes

Estudantes da escola secundária têm uma perspectiva diferente de professores e educadores, o que pode ser muito útil quando se lida com crianças pequenas, já que eles podem ser facilmente aceitados como irmãos ou irmãs mais velhos. Os alunos de escola secundária envolvidos em nosso projeto se beneficiaram muito da experiência: eles aprenderam a fazer apresentações, tornaram-se mais confiantes e melhoraram sua capacidade de organização – tudo isso sem a pressão de uma sala de aula normal. Além disso, eles conheceram de perto o trabalho de professores, educadores, cientistas e engenheiros.

A equipe deve ser constituída por quatro ou cinco alunos da escola secundária e um professor supervisor. Numa sessão inicial de “chuva de ideias”, deixe que os estudantes tragam suas próprias ideias; isso irá motivá-los a serem muito criativos. Eles podem achar útil consultar livros e sites de atividades educativas. Se você colocar cada aluno para trabalhar num tópico diferente, estudantes com diferentes habilidades podem se envolver. O professor deve moderar os encontros, fornecer o material para os experimentos e ajudar a montá-los.

Para inspirar diversão e curiosidade, os experimentos devem ser fáceis de montar e, de preferência, envolver vários sentidos de uma vez. Quando as crianças pequenas são capazes de experimentar por elas mesmas, elas frequentemente expressam e testam suas próprias ideias.

É importante contactar parceiros potenciais para o projeto (jardins de infância ou escolas primárias) logo no início. Enquanto jardins de infância tendem a ser abertos a muitos temas da ciência, os experimentos para escolas primárias podem precisar se encaixar nos tópicos abordados em seu currículo para as aulas de ciência, se aplicável.

Peça aos alunos de escola secundária que apresentem seus projetos uns para os outros, de modo que recebam sugestões de melhoria de toda a equipe. Lembre de testar os experimentos com crianças numa etapa preliminar, para estimar o tempo que cada atividade requer. Faça isso com um grupo de até sete crianças. Em nossa experiência, cada atividade leva de 25 a 60 minutos, embora não tenhamos definido um limite de tempo.

As atividades podem levar mais tempo que o esperado, já que, às vezes, as crianças pedem para repetir uma parte de que elas gostaram especialmente. Tenha em mente que crianças pequenas gostam de poder realizar pequenos experimentos em casa ou de participar de pequenas competições em que elas podem ganhar prêmios como balas de gelatina num balão de encher.
Especialmente quando estão realizando experimentos por conta própria, crianças da escola primária não têm problemas para se concentrar por até duas horas sem intervalo. Antes de reorganizar os grupos ou começar um novo experimento, distribua guloseimas ou bebidas para marcar o intervalo.

E, não se esqueça, se esta for uma experiência nova para todos os envolvidos, pode haver reservas de ambos os lados (o jardim de infância ou escola primária e a equipe da escola secundária). No entanto, se você discutir potenciais problemas durante a fase preparatória, eles ficarão fáceis de enfrentar.

Opinião

Esta é uma maneira inovadora e estimulante de introduzir a ciência para crianças pequenas. Os experimentos são simples, porém eficazes o suficiente para explicar como o ouvido funciona. Num tempo em que o uso de fones de ouvido está crescendo, é possível usar o projeto para destacar como o ouvido pode ser facilmente danificado e o que acontece nesses casos.

O artigo pode ser usado para dois públicos distintos: o primeiro são os professores de jardim de infância e escolas primárias. Eles podem usar os experimentos detalhados neste artigo e as atividades adicionais desenvolvidas pelo projeto (disponíveis on-line) em suas salas de aula. Alguns professores podem achar difícil fazer isso porque não tem a formação em ciências necessária; esse problema pode ser resolvido com uma preparação prévia, a ajuda de um especialista em ciências ou a assistência de alunos de escola secundária preparados para isso, como no projeto descrito pelo artigo. Há também sugestões de leitura na seção ‘Recursos’.

Para professores de escolas secundárias, o artigo oferece detalhes de como montar um projeto similar com seus alunos. Se os alunos secundários forem envolvidos, um projeto deste tipo pode ser muito motivador para eles e ajudá-los a se tornarem adultos mais responsáveis.

Os experimentos são ideais para a ciência do jardim de infância e escola primária, mas podem também ser usados em projetos de ciência integrada/coordenada. Eles são úteis para aulas de biologia, pois ensinam sobre o ouvido e a audição, e para aulas de física, pois ensinam sobre a transmissão do som, mostrando o ouvido como uma aplicação real da transmissão do som ou falando sobre a limpeza com ultrassom (que varrem partículas de sujeira em vez de balas de gelatina).

Paul Xuereb, Malta

Recomendações do revisor: ciência em geral, biologia, física, primário