Ressonância

Quando físicos passam a estudar sistemas que envolvem partículas menores, acabam por encontrar efeitos mais intrigantes, um dos quais analisaremos qualitativamente nessa curiosidade: a ressonância. Para entendermos o conceito de ressonância, precisamos, primeiro, compreender a ideia de frequência natural. Essa concepção fundamenta-se na proposição de que todos os corpos vibram, fato ratificado no estudo das formas de compactação das moléculas – sólida, líquida e gasosa. No entanto, o que tem de interessante nessa ideia?

Bom, antes de continuar essa análise, irei contar uma história curiosa que ocorreu nos Estados Unidos, em 1940. Num belo dia, devido aos ventos fortes, que atingiam 60 km/h, a recém construída ponte de Tacoma Narrows passou a vibrar fortemente, até que rompeu-se ao meio. “Mas, Artur, o que isso tem a ver com ressonância?” Ora, literalmente tudo.

Como qualquer outro corpo, a ponte possuía uma frequência natural de vibração, e aí entramos com o efeito de ressonância em si. Quando damos energia a um sistema oscilatório, diz-se que este entra em ressonância quando é levado a oscilar com maior amplitude em sua frequência intrínseca de vibração.

Apesar desses ventos fortes serem comuns naquela região, o despreparo dos responsáveis pela estruturação da ponte fez com que esta tivesse uma frequência de ressonância da mesma ordem das frequências de vibrações sonoras dos ventos fortes. Este efeito fez com que a energia do sistema aumentasse. Como a energia é proporcional ao quadrado da amplitude, a ressonância é traduzida pelo sistema como um aumento da amplitude. No caso da ponte, a amplitude da oscilação aumentou ao ponto da estrutura não resistir e romper.

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Imagine, para efeito de ilustração, você brincando em um balanço, e eis que surge seu amigo e, atrás de você, começa a te puxar quando você vai para trás e te empurrar quando você vai para a frente. Desta forma, ele está seguindo a sua frequência de oscilação, e, previsivelmente, você começará a se mover mais e mais rápido. Tal situação perpassa o conceito de ressonância. Vale ressaltar, ainda, que esse fenômeno ocorre em vários níveis para sistemas físicos e, curiosamente, ocorre para qualquer corpo, de acordo com suas próprias frequências de ressonância e produzindo um efeito específico no aumento da amplitude oscilatória.

Outros fenômenos interessantes que envolvem a ressonância:

• O famoso desafio de quebrar uma taça de vidro com um grito. Fica evidente, para quem tentou fazer isso, que simplesmente gritar alto não é o suficiente para conseguir essa proeza (considerando que você não é um super-humano). Já se perguntaram por que as pessoas que tentam fazer isso batem de leve na taça para escutar o barulho que o impacto faz? Bom, esse barulho possui uma certa frequência audível. A tática para quebrar a taça é produzir um som nessa frequência por um longo período de tempo. Dessa forma, a vibração da taça irá aumentar e fará com que ela se quebre. O canudo na taça do indivíduo gritando descontroladamente com a taça serve para verificar se você está acertando sua frequência. Caso esteja, o canudo irá começar a se mover dentro do copo. Por mais que isso pareça divertido, não tentem quebrar a vidraria de suas casas.

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• Um sistema elétrico (um circuito, para ser mais específico) pode possuir propriedades muito interessantes quando se usa ressonância. Ao criarmos um circuito, que, devido a partes específicas inseridas neste (indutores e capacitores. O funcionamento deles não é interessante para o estudo qualitativo devido à sua complexidade), possui uma frequência de ressonância, podemos utilizá-lo, por exemplo, como um rádio. Ligando o sistema à uma caixa de som e buscando uma frequência específica na rede (por exemplo, na rádio FM poderíamos pôr a frequência em 94,70 MHz), o efeito de ressonância fará com que os sons transmitidos por essa frequência sejam traduzidos na caixa de som, fazendo com que possamos ouvir nossa Jovem Pan.

• O som do violão também é gerado por ressonância. Já se perguntou por que um violão gera muito mais som que uma guitarra? Bom, é justamente pelo efeito de ressonância que ocorre na caixa de ressonância (nome sugestivo, não?). Ao vibrarem, as cordas do violão produzem a movimentação das camadas de ar próximas, que, por sua vez, produzem ondas sonoras em todas as direções. Na caixa de ressonância, tais ondas sofrerão esse efeito e terão suas amplitudes aumentadas, o que torna o som mais intenso.