Por Deborah S. Franco
Antes de falarmos sobre ressonância, existem algumas coisas que precisamos entender. Uma delas é a frequência, que é uma grandeza física associada a movimentos de característica ondulatória que indica o numero de execuções (ciclos ou oscilações) por unidade de tempo. O tempo necessário para executar uma oscilação é o período f = 1/T.
Existe ainda a frequência natural, que será um termo muito usado para nós entendermos o que acontece quando falamos em ressonância.
Quando alguém deixa uma chave inglesa cair no chão, nós provavelmente não confundiremos o som emitido com o de um taco de beisebol ao bater no chão. Isso é porque os dois objetos vibram de maneira diferente quando colidem. Qualquer objeto formado por um material elástico, quando perturbado, vibrará com seu próprio conjunto de frequências particulares, que juntas formam seu som próprio. Essa é então a frequência natural de um objeto, a qual depende de um conjunto de fatores tais como a elasticidade e a forma do objeto.
Agora sim, vamos falar de Ressonância!
Quando a frequência da vibração forçada de um objeto se iguala à frequência natural dele, ocorre um drástico aumento da amplitude. Esse fenômeno é denominado Ressonância. Literalmente Ressonância significa “ressoar” ou “soar novamente”. Uma massa de modelar não ressoa por não ser elástica, e um lenço que deixamos cair é flácido demais. Para alguma coisa ressoar, é necessário uma força que a traga de volta a sua posição original e bastante energia para mantê-la vibrando.
Uma experiência comum que ilustra a Ressonância pode ser realizada com o balanço de uma criança. Quando fazemos esse brinquedo oscilar, o fazemos num ritmo igual a sua frequência natural. Mesmo pequenos empurrões dados, se dados em ritmo com a frequência natural do balanço, produzirão grandes amplitudes.
A ressonância não se restringe ao movimento ondulatório. Ela ocorre sempre que impulsos sucessivos são aplicados sobre um objeto vibrante, em ritmo com sua frequência natural. Em 1831, tropas de cavalaria marchando ao longo de uma ponte para pedestres próxima a Manchester, Inglaterra, inadvertidamente causaram o colapso da ponte quando o ritmo da marcha se igualou à frequência natural da estrutura. Desde então, tornou-se costume ordenar às tropas que ‘percam o passo’ ao atravessar pontes.
Os efeitos da ressonância estão ao nosso redor. A ressonância está por trás não apenas dos sons musicais, mas da cor das folhas durante o outono, da altura das marés oceânicas, do funcionamento dos lasers e de uma vasta variedade de fenômenos.
O ‘som das ondas do mar’ que você ouve quando encosta seu ouvido em uma concha é produzido por ressonância. O ruído do som do ar ao lado de fora da concha é uma mistura de ondas sonoras com quase todas as frequências audíveis, forçando a oscilação do interior da concha. A concha funciona como um órgão, contendo um conjunto de frequências naturais, portanto o ar no interior da concha oscila com mais intensidade nessas frequências, produzindo o som que você ouve.
Temos ainda, o exemplo que foi citado na nossa seção de curiosidades, quando uma cantora quebra uma taça ao emitir som. Uma taça de cristal de boa qualidade possui frequências naturais que você pode ouvir dando umas batidas na taça. Quando a cantora emite uma nota em volume muito alto, numa frequência exatamente igual a uma das frequências da taça, as oscilações que ocorrem podem se superpor, dando origem a uma oscilação com amplitude muito elevada, que fará a taça vibrar e se quebrar.
Bibliografia
Física Conceitual – Paul G. Hewittt – 11ª edição – Ed. Bookman
Física II – Sears e Zemansky – 12ª edição – Ed. Pearson
http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/194 – acessado em 07/08/2012