O ESTRANHO FENÔMENO DA RESSONÂNCIA - II

Conforme prometido, concluímos esta semana o artigo sobre a ressonância de sistemas de conservativos, de qualquer espécie de energia.

O exemplo do balanço infantil demonstra que a conservação de energia se manifesta de forma cíclica. Obedece um fenômeno conhecido como "ressonância".

Os dois "depósitos de energia", necessários em qualquer sistema conservativo, são complementares. No caso do balanço do parque infantil, um dos "depósitos" é altura do balanço e o outro é a velocidade do mesmo.

No balanço, tanto a altura como a velocidade apresentam-se como fenômenos ondulatórios, pois ambos variam a sua amplitude entre um valor mínimo e máximo.

Quando a amplitude da altura é máxima, o balanço pára. Então a amplitude do movimento (velocidade) é mínima. Quando a amplitude do movimento do balanço é máxima, a amplitude da altura do balanço é mínima.

Tais variações de altura e movimento, aplicadas em um gráfico cartesiano, revelam duas ondas de picos e vales entrelaçados. Logo, todo e qualquer fenômeno de ressonância se manifesta de forma ondulatória, com frequência definida.

Podemos resumir que, sempre haverá ressonância quando um sistema conservativo é realimentado por uma energia externa em perfeita harmonia com a frequência natural de oscilação de tal sistema.

(Tal qual acontece com a pessoa que deve empurrar o balanço de forma harmônica, a fim de repor a energia dissipada em cada "vai-e-vem" do balanço).

Bem, vamos agora partir para outros campos da "manifestação energética ondulatória", e afinal, observar o fenômento da ressonância trabalhando a favor (e contra) aos objetivos humanos.

Automobilismo

Em automobilismo, a ressonância é um fenômeno perigoso.

O sistema mola-eixo-roda (suspensão) de um automóvel é um mecanismo conservativo. O dispositivo que torna a suspensão de um automóvel segura é o amortecedor.

Os amortecedores funcionam como freios, transformam o movimento "sobe-e-desce" das rodas em calor; dissipam a energia ondulatória.

Se um automóvel estiver sem amortecedores, ou com os amortecedores "vencidos", em certas situações de velocidade, associadas às irregularidades de superfície da estrada, pode ocorrer o fenômeno de "realimentação positiva" e o sistema de suspensão entrar em ressonância.

Quando acontece a ressonância, a amplitude do "sobe-e-desce" das rodas pode aumentar à tal ponto que os pneus começam a "repicar" no solo, de modo que os controles de freio e direção tornam-se instáveis e o veículo pode desgovernar-se.

Engenharia Civil

Nos quartéis, há uma recomendação muito antiga: batalhões não devem marchar sobre pontes...

Estádios de futebol foram projetados para oscilações (indefinidas) da torcida: pulos desordenados após um gol.

Shows de Música podem por todo o público em uma única forma de vibração. Se a frequência da vibração do público coincidir com a oscilação natural do estádio...

Música

Durante a afinação de um instrumento de cordas, tal como um violão, é possível fazer duas cordas vibrarem em harmonia. Basta que ambas cordas estejam "em sintonia", isto é, vibrem na mesma nota.

A "caixa de ressonância" do violão aumenta substancialmente o volume da vibração das cordas, bem como define o "trimbre" desse instumento.

Cristaleria

Se um tenor emite uma longa nota musical, idêntica à frequência de ressonância de um cálice de cristal, as ondas sonoras que atingem o corpo dessa taça faz vibrá-la até quebrar.

Radiocomunicações

A transmissão e recepção de ondas eletromagnéticas (ondas de rádio) são realizadas através de circuitos ressonantes.

Os circuitos ressonantes trocam energias ciclicamente, ora pelo campo elétrico, ora pelo campo magnético, dentro de uma "frequência natural", definida pelas constantes físicas de seus componentes ("bobinas magnéticas", ou melhor, indutores, e "condensadores elétricos", ou melhor, capacitores).

Válvulas e transistores repõem as energias perdidas à cada ciclo de oscilação dos circuitos ressonantes.

Quando deseja-se transmitir ou receber uma onda eletromagnética dentro de uma certa frequência (canal), ajustam-se os circuitos ressonantes para vibrarem na mesma frequência da onda desejada.

Enquanto o transmissor envia ao ar uma formidável quantidade de energia (algo na ordem de centenas de quilowatts), apenas uma fração ínfima de energia atinge o receptor (algo na ordem de dezenas femtowatts).

Um quilowatt é igual à 1000 watts.

Um femtowatt é igual a... 0,000 000 000 000 001 Watt!

O "milagre" que permite um receptor de rádio separar e capturar a transmissão (canal) desejada, de um sinal eletromagnético tão débil, são os seus múltiplos circuitos amplificadores ressonantes.

Conclusão

Como se pôde ver, o fenômeno da ressonância se manifesta nos mais variados domínios da natureza.

Além dos usos descritos, a tecnologia aproveita a ressonância em análises acústicas (sonografia), medicinais (ressonância magnética), físico-químicas (espectrometria) e por aí vai.

Espero que tenham gostado da explanação. É o difícil tratar de certos assuntos, ao usar apenas os recursos da escrita em língua corrente.

Fiquem atentos aos fenômenos de ressonância que acompanham as suas vidas. Eles são mais frequentes do que se imagina...

Escrito por Jonas às 09h54
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