001 Notas de Aula Ressonância - Ressonância

8/18/2019 001 Notas de Aula Ressonância - Ressonância

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TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA

Ressonânc ia Magnética

Material didático com pilado e adaptado

de outras fontes por PAULO ROBERTO

PREVEDELLO com o objet ivo único deori entar o estud o dos alun os na matéria

de Res so nânc ia Magnética

2016 – 1º Semestre


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Material de estudo adaptado de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - [email protected]

RESSONÃNCIA

Ressonância é o fenômeno físico em que se registra transferência de energia de um

sistema oscilante para outro. É a tendência de um sistema oscilar em amplitude máxima em

certas frequências. Nestas, até mesmo com forças pequenas, porém periódicas, podemproduzir vibrações de grande amplitude, podendo assim abalar estruturas. Falando-se em

uma forma menos formal, é a repetição de movimentos de mesma intensidade em uma

estrutura.

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 necessária 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.

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.

A frequência consiste no número de repetições de um movimento por unidade de

tempo. A unidade SI de frequência é o hertz (Hz), que equivale a um ciclo por segundo.

A amplitude se refere à diferença entre os valores máximo e médio do movimento ao

longo do tempo em um determinado ponto do espaço ou, alternativamente, ao longo doespaço na direção de propagação da onda, em um determinado instante de tempo.

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Outro conceito envolvido na ressonância é a frequência natural ou particular de um

corpo. Por exemplo, 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.

Cada sistema físico capaz de vibrar possui uma ou mais frequências naturais, isto é,

que são características do sistema, mais precisamente da maneira como este é construído.

Como por exemplo, um pêndulo ao ser afastado do ponto de equilíbrio, cordas de um violão

ou uma ponte para a passagem de pedestres sobre uma rodovia movimentada.

Todos estes sistemas possuem sua frequência natural, que lhes é característica.

Quando ocorrem excitações periódicas sobre o sistema, como quando o vento sopra com

frequência constante sobre uma ponte durante uma tempestade, acontece um fenômeno de

superposição de ondas que alteram a energia do sistema, modificando sua amplitude.

Conforme estudamos anteriormente, se a frequência natural de oscilação do sistema e

as excitações constantes sobre ele estiverem sob a mesma frequência, a energia do sistemaserá aumentada, fazendo com que vibre com amplitudes cada vez maiores.



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Um caso famoso de ressonância foi o rompimento da ponte Tacoma Narrows, nos

Estados Unidos, em 07 de novembro de 1940. A ponte entrou em ressonância, provocada

pela vibração dos cabos metálicos de sua estrutura quando o vento começou soprar com

frequência igual à natural de oscilação da ponte, fazendo com que esta começasse aaumentar a amplitude de suas vibrações até que sua estrutura suportasse mais.

Imagens: http://blogdaengenharia.com/ponte-tacoma-narrows-aeroelasticidade-ou-ressonancia/

O caso da ponte Tacoma Narrows pode ser considerado uma falha humana, já que o

vento que soprava no dia 7 de Novembro de 1940 tinha uma frequência característica da

região onde a ponte foi construída, logo os engenheiros responsáveis por sua construção

falharam na análise das características naturais da região.

Outro exemplo bem conhecido de ressonância é quando uma cantora lírica quebra

uma taça de cristal.

Toda e qualquer onda sonora é capaz de produzir vibrações que estimulam oscilações

em corpos situados nas proximidades das fontes. Quando a frequência de oscilação da fonte

coincide com a frequência de oscilação natural do corpo, a amplitude de oscilação desse

corpo atinge valores elevados, pois a fonte progressivamente cede energia ao corpo.

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, dandoorigem a uma oscilação com amplitude muito elevada, que fará a taça vibrar e se quebrar.

Imagens: https://cientistasdescobriramque.wordpress.com/page/3/



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REFERÊNCIAS

Física Conceitual – Paul G. Hewittt – 11ª edição – Ed. Bookman

Física II – Sears e Zemansky – 12ª edição – Ed. Pearson

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/ressonancia.php

http://www.ufjf.br/fisicaecidadania/conteudo/ondulatoria/se-quiser-saber-mais-sobre-

ressonancia/

http://blogdaengenharia.com/ponte-tacoma-narrows-aeroelasticidade-ou-ressonancia/
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/ressonancia.phphttp://www.ufjf.br/fisicaecidadania/conteudo/ondulatoria/se-quiser-saber-mais-sobre-ressonancia/http://www.ufjf.br/fisicaecidadania/conteudo/ondulatoria/se-quiser-saber-mais-sobre-ressonancia/http://blogdaengenharia.com/ponte-tacoma-narrows-aeroelasticidade-ou-ressonancia/http://blogdaengenharia.com/ponte-tacoma-narrows-aeroelasticidade-ou-ressonancia/http://www.ufjf.br/fisicaecidadania/conteudo/ondulatoria/se-quiser-saber-mais-sobre-ressonancia/http://www.ufjf.br/fisicaecidadania/conteudo/ondulatoria/se-quiser-saber-mais-sobre-ressonancia/http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/ressonancia.phpmailto:[email protected]

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