Ressonância (ART3125)

Por que todos os corpos tendem a vibrar de uma maneira mais intensa numa única frequência ? De que modo podemos aproveitar este fenômeno na construção de instrumentos musicais e outros dispositivos? Tudo isso será explicado de maneira simples neste artigo em que analisamos o fenômenos da ressonância.

Como sabemos, o som consiste em vibrações que se propagam por um meio material. No caso do ar estas ondas são de compressão e descompressão, com zonas de maior ou menor densidade, conforme mostra a figura 1.

 

Ressonância
Ressonância

 

Num objeto de metal ou outro sólido podemos ter tanto ondas longitudinais como transversais. Na figura 2 mostramos dois casos em que isso acontece.

 

Ressonância
Ressonância

 

A maneira como um corpo vibra quando batemos nele depende de suas características físicas tais como o formato, o tipo de material e o tamanho.

No caso de um tubo, por exemplo, se soprarmos em sua boca, as vibrações tendem a se propagar e refletir no seu fundo voltando para a boca. Esta volta faz com que ocorra um fenômeno de interferência, ou seja, a onda “que vai” perturba a que vem e o resultado é que o ar no interior do tubo se vê obrigado a vibrar de uma única maneira.

Esta maneira é justamente aquela em que o ponto de menor intensidade fica no fundo e o de maior intensidade na boca.

Considerando uma onda, conforme mostra a figura 3, vemos então que o tubo tende a vibrar de modo que seu comprimento corresponda a 1/4 do comprimento da onda do som correspondente.

 

Ressonância
Ressonância

 

Veja então que, quanto maior for o tubo, maior será o comprimento da onda do som em que ele tende a vibrar e, portanto, mais grave o som.

Soprando então na boca de diversos tubos de tamanhos diferentes, conforme mostra a figura 4, temos a produção de sons de frequências ou comprimentos de ondas diferentes, e com isso a elaboração de um instrumento musical simples.

 

Ressonância
Ressonância

 

Levando em consideração que a velocidade de propagação do som no ar é de aproximadamente 340 metros por segundo, e que a nota “Lá" básica de qualquer instrumento é de 440 hertz, podemos calcular o tamanho de um tubo que dê esta nota quando soprado.

Fazemos então:

V = L x f

Onde:

V = velocidade do som em metros por segundo

L = comprimento da onda em metros

f = frequência em Hertz

Calculamos a comprimento da onda:

L = f/V

L = 440/340

L = 1,294m

Dividindo este valor por 4 temos o comprimento do tubo:

X=L/4

X = 0,823 ou 32,3cm

Uma garrafa cheia de água até uma certa altura, de modo a manter uma coluna de ar que pode vibrar, também resulta num dispositivo que responde a uma única frequência.

Um conjunto e garrafas cheias de água até alturas diferentes pode formar uma interessante flauta. (figura 5)

 

Ressonância
Ressonância

 

 

Para o caso de objetos sólidos, a batida faz com que ondas sejam produzidas e reflitam nas extremidades do objeto, num fenômeno semelhante ao que ocorre num tubo.

Assim, existe uma frequência determinada em que as vibrações tendem a ser mais fortes.

Esta frequência, denominada de ressonância, permite a construção de dispositivos denominados “diapasões”.

Um diapasão é basicamente uma forquilha de metal cortada com tais dimensões que quando batemos ou a excitamos de outra forma, ela tende a vibrar numa única frequência. (figura 6)

 

Ressonância
Ressonância | Haga click en la imagen para ampliar |

 

Os músicos usam um dispositivo deste tipo para afinar seus instrumentos.

Baseados na batida, também podemos fazer uma interessante marimba de garrafas, conforme mostra a figura 7.

 

Ressonância
Ressonância

 

 

A altura do líquido em cada garrafa determina a frequência que ela vai vibrar quando batermos com um pequeno martelo. Quanto mais cheia estiver a garrafa, mais agudo será o som, mas também influi o tamanho da garrafa.

Muitos artistas populares (de circo) usam este instrumento como curiosidade e dele conseguem tirar músicas inteiras.

 

 

 


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