Mais ciência sólida com software livre: 7 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Eu ensino física no ensino médio e passamos algum tempo conversando sobre ondas e sons. Descobri que uma das melhores maneiras de fazer isso é usar software livre para analisar os componentes harmônicos de vários sons e, em seguida, reconstruí-los uma frequência por vez.

Podemos falar não apenas sobre como as várias frequências se combinam, mas também como os sons começam e decaem para resultar no que ouvimos.

Etapa 1: Coisas que você precisa

1. Computador com entrada de microfone2. Microfone que você pode conectar ao computer3. Audácia. https://audacity.sourceforge.net/4. Visual Analyzer - Programa de osciloscópio gratuito para Windows. https://www.sillanumsoft.com/5. Algo para fazer barulho. Descobri que um copo batido com borracha de lápis funciona muito bem.

Etapa 2: Determine os componentes harmônicos do seu som

Carregue o Visual Analyzer e faça um som no microfone. Certifique-se de observar a janela inferior. Essa é a FFT (Fast Fourier Transform), ela nos mostra as frequências sendo produzidas.

Você notará que os picos aparecem e desaparecem muito rapidamente. Estou usando uma proveta atingida pela ponta de borracha de um lápis. Se você deseja capturar os picos, basta clicar na caixa de seleção "Manter". A janela FFT reterá todos os picos. Depois de conseguir alguns bons picos, você precisará desligar o osciloscópio. Se você não fizer isso, você fará algum barulho e todos os seus picos irão embora (acredite em mim). Basta clicar nos picos de interesse em sua janela FFT e o VA informará a frequência. Para algo assim, geralmente pego de 3 a 6 dos picos mais proeminentes. Para o meu em ordem decrescente de altura de pico (volume): 1680 Hz, 4380 Hz, 3330 Hz, 7420 Hz. Eu poderia pegar mais, mas essas quatro frequências principais devem servir.

Etapa 3: comece a reconstruir o som

Agora que temos nossos dados, podemos tentar reproduzir o som. É aqui que você precisa do Audacity. Depois de abrir o Audacity, vá até o menu "Gerar" e selecione "Tom".

Uma janela se abrirá. Mantenha a forma de onda como seno e defina a frequência como a primeira frequência da lista. Você também precisará alterar a amplitude. Se você deixá-lo em 1.0, quando adicionar as outras frequências, o som ficará muito distorcido. Descobri que 0,3 é um bom nível para a frequência mais alta. Depois de gerar sua reprodução de cliques de frequência. Deve soar semelhante ao seu som, mas é fácil perceber que é diferente.

Etapa 4: adicione suas outras frequências

Para adicionar outras frequências, você deve primeiro criar uma nova faixa. Se você não o fizer, o Audacity simplesmente acrescentará seu novo tom ao final do primeiro. Portanto, para cada novo tone adicionado, você deve primeiro ir ao menu Project e selecionar "New Audio Track".

Depois de fazer isso, simplesmente "Gere" seu novo "Tom". Obtenha sua segunda frequência mais alta e adicione-a. Defina a amplitude um pouco mais baixa com cada frequência que você traz. Repita esse processo para cada frequência que deseja adicionar. Aperte o play e você ouvirá um barulho horrível. Anexei o meu para que você possa ouvir. Realmente não soa como um béquer.

Etapa 5: Fazendo com que pareça certo

Então qual é o problema? Volte para o Visual Analyzer. Solte o botão "Manter" e bata no copo novamente. O que você vê na janela FFT? As diferentes frequências caem muito rapidamente, com apenas a mais alta (que passa a ser a 2ª Harmônica) durando uma quantidade apreciável de tempo.

Então, vamos voltar ao Audacity e cortar nossos sons. Basta clicar e arrastar sobre a região que você não deseja e, em seguida, apertar a tecla delete. Vou deixar a primeira frequência durar cerca de meio segundo e reduzir as outras para cerca de um quarto de segundo. Aperte o play novamente. Anexei o meu novamente. Ainda não parece certo. Existe uma razão simples para isso. O copo não para de vibrar instantaneamente. As frequências que estão sendo criadas são amortecidas, elas decaem mais lentamente.

Etapa 6: Vamos Fade It Out

Portanto, tudo o que precisamos fazer é selecionar "Fade Out" no menu "Effect". O resultado não é muito adequado, mas se você repetir o fade mais duas vezes acaba ficando muito bom.

Etapa 7: o produto final

Eu gostaria de ter uma boa gravação do meu copo danificado, mas este terá que servir.

"Actual Beaker" é uma gravação minha batendo em um copo. Eu realmente preciso de um microfone melhor. "Done Beaker" é a versão exportada que criei no Audacity. "Done Beaker with noise" é a mesma versão com um pouco de ruído branco (criado no Audacity) para fazer soar como minha gravação ruim.