Polarização e Ressonância de ondas

Polarização e Ressonância de ondas

Polarização

Nas ondas transversais, como por exemplo, ondas numa corda, as partículas oscilam numa direção perpendicular à direção de propagação. 

Essa direção de oscilação pode ser qualquer, mas é sempre perpendicular à direção de propagação.

Observe na figura, que a fenda (polarizador) transformou a onda não polarizada (direção inclinada) em polarizada (direção vertical).

Portanto, o efeito do polarizador (no caso, a fenda) é “deixar passar” apenas a componente da onda na direção da fenda.

Depois de passar pelo polarizador dizemos que a onda está polarizada.

A luz emitida pelo Sol é formada por diversos planos de polarização espalhados em todos os ângulos possíveis. São as ondas naturais ou não polarizadas.

Essas ondas naturais ou não polarizadas, após passarem pelo polarizador, passam a oscilar num só plano de vibração e estão polarizadas.

Dois polarizadores podem anular a onda

O primeiro filtro polariza ondas luminosas numa dada direção. O segundo, anula essas ondas.

 

Ondas longitudinais não podem ser polarizadas

Ondas longitudinais nas quais a direção de propagação coincide com a direção de vibração como as de compressão e rarefação numa mola helicoidal ou as ondas sonoras emiidas por um auto falante não podem ser polarizadas, pois, atravessam a fenda sem nenhuma modificação.

 

Ressonância

Qualquer sistema físico possui uma ou mais freqüências naturais de vibração.

Quando ele é “excitado” por algum agente externo, agindo no ritmo de uma dessas freqüências, surge o fenômeno da ressonância, ou seja, ele começa a oscilar gradativamente até atingir uma dessas freqüências, onde sua amplitude é máxima.

Exemplos

 

Quando estamos pulando em cima de um trampolim inflável, podemos fazer o mesmo vibrar cada vez com maior amplitude desde pulemos para cima e para baixo com a freqüência apropriada.

Uma criança, num balanço já em movimento, sabe qual é o momento certo, para que, com o movimento do corpo provoque um impulso, que faz aumentar a amplitude do movimento, obtendo assim, a ressonância.

Trata-se de ressonância mecânica.

Ao sintonizar uma emissora de rádio ou TV estamos fazendo com que nosso aparelho receptor entre em ressonância com a mesma freqüência que a das ondas eletromagnéticas da estação que as emitiu.

Trata-se de ressonância eletrônica.

As vibrações da corda de um violão entram em ressonância com o ar contido em sua  caixa de madeira “caixa de ressonância” que vibra com a mesma freqüência das cordas, ampliando o som.

Trata-se de ressonância sonora.

A ponte pênsil, sobre o estreito de Tacoma nos Estados Unidos, devido ao efeito de fortes ventos, começou a balançar e a amplitude  do balanço, devido ao efeito da ressonância, foi aumentando até que ela rompeu-se e desabou.

O que você deve saber, informações e dicas

Polarizar uma onda significa transformar, através do polarizador, uma onda transversal  não polarizada, que vibra em várias direções, numa onda polarizada, que vibra numa única direção.

Somente ondas transversais, como a luz, podem ser polarizadas.

O som, que é uma onda longitudinal, não pode ser polarizada.

A luz, ao se refletir em placas de vidro ou poças de água sofre polarização. 

As duas fotos da figura foram tiradas da mesma cena, de fora da loja.

A foto da figura 1, foi tirada com câmera sem filtro polaróide. Assim, ela permite ver, além dos objetos dentro da vitrine, outros objetos que estão fora dela (como, por exemplo, os automóveis), que são vistos devido à luz proveniente destes refletida pelo vidro comum da vitrine.

Na foto da figura 2, a luz refletida foi eliminada por um filtro polarizador colocado na frente da lente da câmera fotográfica.

Então ocorreu a eliminação dos reflexos e a luz refletida, que é polarizada, foi praticamente eliminada pelo polaróide.

Como a luz refletida por superfícies polidas não metálicas é polarizada, os óculos escuros

polarizados eliminam os reflexos que embaçam a vista e que podem ser causados pela exposição ao excesso de luz

As figuras abaixo ilustram um experimento muito simples que consiste em fazer um pulso transversal que se propaga ao longo de uma corda fina e muito longa, ao passar por uma fenda estreita.

As figuras 1, 2 e 3 procuram mostrar o seguinte:

Figura 1 Se a direção do plano de oscilação do pulso for paralela à fenda, o pulso passa por ela. Figura 2 Se a direção do plano de oscilação do pulso for perpendicular à fenda, o pulso não passa pela fenda e, em vez disso, reflete-se nela.

Figura 3 Se a direção do plano de oscilação do pulso for oblíqua à fenda, o pulso passará parcialmente por ela e será refletido parcialmente (observe bem a figura).

 

 

Os pêndulos A e C da figura tem o mesmo comprimento e consequentemente a mesma frequência, pois T = 2, sendo L o comprimento do fio e g a aceleração da gravidade e, como T é constante f também será, pois f = 1/T.

Fazendo A oscilar, apenas C, por ressonância oscilará, pois o comprimento L dos dois fios é o mesmo e a aceleração da gravidade g também é a mesma.

As ondas eletromagnéticas geradas pela fonte de um forno de microondas têm uma freqüência bem característica e, ao serem refletidas pelas paredes internas do forno, criam um ambiente de ondas estacionárias.

 O cozimento (ou esquentamento) ocorre devido ao fato de as moléculas constituintes do alimento, sendo a de água a principal delas, ao absorverem energia dessas ondas e passarem a vibrar (por ressonância) com a mesma freqüência das ondas emitidas pelo tubo gerador do forno.

Muitos auditórios ao ar livre possuem concha acústica cuja função é fazer com que parte da platéia ouça melhor os sons emitidos, por ressonância, o que ocorre devido às formas geométricas da concha.

 

 

Para que um corpo vibre em ressonância com outro é preciso que ele tenha uma frequência natural próxima da frequência natural do outro.

Se você colocar sua mão em forma de concha em um de seus ouvidos, é provável que ouça um leve ruído.

É um ruído semelhante ao que se ouve quando se coloca junto ao ouvido qualquer objeto que tenha cavidade, como uma concha do mar ou um canudo.

A fonte sonora que dá origem a esse ruído é o próprio ruído do ambiente, e a frequência do som depende da forma geométrica da cavidade.

 

Confira os exercícios com resoluções comentadas