Grade 11
  1. Mecânica  1.1. dinâmicas  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas e três dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração e desaceleração  1.1.6. Análise gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento (derivações avançadas)  1.1.8. Queda livre e velocidade terminal  1.1.9. Movimento de projéteis  1.1.10. Velocidade relativa em uma e duas dimensões  1.1.11. Movimento de um carro em um plano inclinado  1.2. Dinâmica  1.2.1. As leis do movimento de Newton e suas aplicações  1.2.2. Inércia e a primeira lei de Newton  1.2.3. Força e tipos de força  1.2.4. Atrito estático e cinético  1.2.5. Movimento circular e aceleração centrípeta  1.2.6. Movimento circular não uniforme  1.2.7. Bancagem de estradas e curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservação do momento em uma e duas dimensões  1.2.10. Aplicações da Terceira Lei de Newton  1.3. Work, Energy and Power  1.3.1. Trabalho realizado por uma força constante e variável  1.3.2. Teorema trabalho-energia  1.3.3. Energia cinética e potencial  1.3.4. Energia potencial gravitacional e elástica  1.3.5. Conservação da energia mecânica  1.3.6. Poder e potência instantânea  1.3.7. Eficiência das máquinas  1.3.8. Trabalho realizado por forças conservativas e não conservativas  1.4. Movimento rotacional  1.4.1. Torque e aceleração angular  1.4.2. Equilíbrio rotacional  1.4.3. Momento de inércia e suas aplicações  1.4.4. Momento angular e sua conservação  1.4.5. Energia cinética de movimento de rotação e rotação  1.4.6. Teorema dos Eixos Paralelos e Perpendiculares  1.4.7. Dinâmica do movimento rotacional
  2. Gravitational force  2.1. Gravitação universal  2.1.1. Lei da gravitação universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional e potencial  2.1.3. Mudança na aceleração devido à gravidade  2.1.4. Leis do movimento planetário de Kepler  2.1.5. Mecânica orbital e satélites  2.1.6. Velocidade de escape e velocidade orbital  2.1.7. Ausência de peso e queda livre  2.1.8. Energia potencial gravitacional e energia em órbitas  2.1.9. Buracos negros e lente gravitacional
  3. Propriedades da matéria  3.1. Mecânica dos fluidos  3.1.1. Densidade e pressão em líquidos  3.1.2. A teoria de Pascal e aplicações  3.1.3. O Princípio de Arquimedes e a flutuação  3.1.4. A equação de Bernoulli e aplicações  3.1.5. Equação de continuidade e o efeito Venturi  3.1.6. Tensão superficial e capilaridade  3.1.7. Viscosidade e Lei de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds e turbulência  3.2. Elasticidade e deformação  3.2.1. Lei de Hooke e a relação tensão-deformação  3.2.2. Módulo de elasticidade e aplicações  3.2.3. Deformação e limite de escoamento de sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor e temperatura  4.1.1. Propriedades termométricas e escala de temperatura  4.1.2. Expansão térmica de sólidos, líquidos e gases  4.1.3. Sistema de transferência de calor  4.1.4. Capacidade calorífica específica e calorimetria  4.1.5. Calor latente e mudança de fase  4.2. Kinetic theory of gases  4.2.1. Modelo molecular dos gases  4.2.2. Explicação cinética da temperatura  4.2.3. Equação do Gás Ideal e Desvios  4.2.4. Caminho livre médio e distribuição de Maxwell-Boltzmann  4.3. Leis da Termodinâmica  4.3.1. Lei Zero e Equilíbrio Térmico  4.3.2. Primeira Lei e Energia Interna  4.3.3. A Segunda Lei e Entropia  4.3.4. Ciclo de Carnot e motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores e Bombas de Calor
  5. Ondas e oscilações  5.1. Movimento Harmônico Simples  5.1.1. Equações do MHS  5.1.2. Energia no MHS  5.1.3. Oscilações amortecidas e forçadas  5.1.4. Ressonância e aplicações  5.1.5. Pêndulo e sistema massa-mola  5.2. Movimento ondulatório  5.2.1. Tipos de ondas mecânicas  5.2.2. Movimento das ondas e transporte de energia  5.2.3. Princípio da Superposição e Ondas Estacionárias  5.2.4. Reflexão, Refração e Difração  5.2.5. Efeito Doppler em som e luz  5.2.6. Pulsos e interferência
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Eletrostática  6.1.1. Carga elétrica e conservação  6.1.2. A lei de Coulomb e suas aplicações  6.1.3. Campo elétrico e fluxo elétrico  6.1.4. Potencial elétrico e energia potencial  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Eletricidade Atual  6.2.1. Lei de Ohm e resistência elétrica  6.2.2. Resistência e dependência de temperatura  6.2.3. Leis de Kirchhoff e Análise de Circuitos  6.2.4. Potência elétrica e eficiência  6.2.5. Combinação de resistores  6.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos e suas fontes  6.3.2. Força magnética em cargas em movimento  6.3.3. Indução eletromagnética  6.3.4. Leis de Faraday e Lenz  6.3.5. Indutância e Transformador  6.3.6. Corrente alternada e suas aplicações
  7. Óptica  7.1. Reflexão e Refração  7.1.1. leis da reflexão e refração  7.1.2. Espelhos e lentes  7.1.3. Reflexão interna total e fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferência e Difração  7.2.2. Experimento da dupla fenda de Young  7.2.3. Polarização da luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efeito fotoelétrico e a teoria de Einstein  8.1.2. Dualidade onda-partícula  8.1.3. Princípio da Incerteza de Heisenberg  8.1.4. Compton Effect  8.2. Física Atômica e Nuclear  8.2.1. Modelo atômico e níveis de energia  8.2.2. Decaimento radioativo e meia-vida  8.2.3. Fissão Nuclear e Fusão
  9. Eletrônica e Comunicação  9.1. Semicondutores  9.1.1. junção pn e diodo  9.1.2. Transistores e Portas Lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados e Aplicações  9.2. Sistemas de Comunicação  9.2.1. Noções básicas de Comunicação Analógica e Digital  9.2.2. Comunicação Sem Fio e Óptica  9.2.3. Modulação e Demodulação

Grade 11 → Ondas e oscilações → Movimento Harmônico Simples ↓


Ressonância e aplicações


O movimento harmônico simples (MHS) é um conceito fascinante da física que descreve certos movimentos repetitivos ou oscilatórios. É fundamental para entender uma variedade de fenômenos físicos, desde o balanço de um pêndulo até padrões de ondas complexas. Aqui, focamos em um aspecto particular desse movimento: a ressonância.

Compreendendo o movimento harmônico simples (MHS)

Em termos simples, o MHS é um tipo de movimento no qual um objeto se move para frente e para trás. Este movimento é periódico, o que significa que ocorre em intervalos regulares. Um ótimo exemplo disso é um pêndulo balançando ou uma massa presa a uma mola. Vamos agora falar um pouco mais tecnicamente.

Um objeto que está em movimento harmônico simples experimenta uma força que é diretamente proporcional ao seu deslocamento de sua posição de equilíbrio e é direcionada para essa posição. Isso pode ser descrito pela fórmula:

F = -kx

Aqui, F é a força, k é a constante da mola, e x é o deslocamento. O sinal negativo indica que a força é restaurativa — ela age para trazer o objeto de volta ao seu ponto de partida.

O objeto se move ao longo de um caminho regular e repetido. O tempo necessário para completar um ciclo completo de movimento é chamado de período, denotado por T. Outro conceito relacionado é a frequência, f, que representa quantos ciclos ocorrem em um segundo.

Ilustração do MHS

A B C

Na ilustração acima, os pontos A, B e C representam diferentes posições de um objeto oscilante. Quando o objeto está localizado em B, está em equilíbrio. O deslocamento máximo ocorre nos pontos A e C.

Explicação da ressonância

A ressonância é uma condição especial em sistemas oscilatórios como o MHS, que se refere a vibrações de grande amplitude quando um sistema é acionado em sua frequência natural. A frequência natural é a taxa na qual o sistema vibra quando uma força externa constante ou repetida não é aplicada a ele.

Na vida real, a ressonância pode ser observada em vários cenários:

  • Ao empurrar alguém em um balanço, se você aplicar força em sincronia com o movimento natural do balanço, faz com que o balanço suba mais alto.
  • Instrumentos musicais como guitarras têm cordas que vibram em frequências naturais. A caixa de som amplifica essas vibrações em harmonia, devido à ressonância.

Visualização da ressonância

Dimensões Gerais Eco

A figura acima mostra dois sistemas. À esquerda, o círculo amarelo representa um sistema em condições normais. À direita, o círculo vermelho representa um sistema em ressonância, caracterizado por amplitude aumentada.

A ciência por trás da ressonância

Quando falamos sobre mover um sistema ou produzir movimento forçado, estamos falando sobre uma força externa aplicada a ele. Se essa força estiver alinhada com a frequência natural do sistema, a eficiência da transferência de energia está em seu pico. É como estar perfeitamente sincronizado com uma pessoa empurrando seu balanço para levantá-lo no ar.

A ressonância é excepcionalmente eficiente na transferência de energia. As forças aplicadas realizam mais trabalho, resultando em uma magnitude ou amplitude maior do movimento resultante. Matematicamente:

        A(t) = A_0 cos(ωt + φ)

Nesta equação, A(t) é o deslocamento no tempo t, A_0 é a amplitude máxima, ω é a frequência angular, e φ é o ângulo de fase.

Aplicações da ressonância

Existem muitas aplicações práticas da ressonância:

  • Instrumentos musicais: A ressonância adiciona riqueza à música. Instrumentos como o piano e o violino utilizam ressonância para amplificar o som.
  • Diapasões: Estes são instrumentos de precisão baseados na ressonância que ajudam músicos a afinar instrumentos, fornecendo uma certa frequência.
  • Sintonizador de rádio: Os rádios utilizam circuitos de ressonância para selecionar as frequências de mercado desejadas, permitindo que você ouça seus canais favoritos.

Efeitos da ressonância na construção

A ressonância é uma faca de dois gumes. Embora seja benéfica, pode levar a consequências desastrosas, como o colapso de estruturas. A ressonância é cuidadosamente considerada durante o projeto de edifícios e pontes para garantir que possam suportar as frequências naturais durante terremotos ou ventos fortes.

Exemplos de ressonância no cotidiano

Exemplo 1: Empurrando um Balanço Quando você sincroniza perfeitamente seus empurrões com o movimento do balanço, o balanço atinge altas amplitudes, demonstrando ressonância.

Exemplo 2: Fornos de micro-ondas funcionam com o princípio da ressonância de micro-ondas, onde excitam moléculas de água nos alimentos, produzindo calor para cozinhar os alimentos uniformemente.

Exemplo 3: Vidro e som Cantar em uma certa frequência pode quebrar vidro. Isso ocorre porque o tom do canto faz com que o vidro ressoe excessivamente, causando a quebra quando a amplitude excede os limites estruturais.

Conclusão

A ressonância é um fenômeno fascinante entrelaçado com a estrutura do movimento harmônico, que tem muitas aplicações que não são apenas teóricas, mas também práticas. Desde a afinação de instrumentos musicais até os dispositivos de comunicação que usamos todos os dias, a ressonância preenche a lacuna no mundo físico e leva a resultados tanto benéficos quanto perigosos, dependendo de seu uso.


Grade 11 → 5.1.4


U
username
0%
concluído em Grade 11

← Anterior (5.1.3)
Oscilações amortecidas e forçadas
Próximo (5.1.5) →
Pêndulo e sistema massa-mola

Comentários 



Ressonância e aplicações

https://www.physicsflow.com/g11/5.1.4?pfal=pt