A fsica de uma guitarraVictor AvillaUniversidade Federal do
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Resumo
O presente artigo tem como finalidade ilustrar a fsica presente
em uma guitarra eltrica, partindo das oscilaes de suas cordas
ferromagnticas, passando pelo campo magntico gerado pelos ims de
seus captadores, em seguida a corrente eltrica induzida pelo campo
magntico que chega aos pedais de efeito e amplificadores de
sinal.
Palavras chave
Guitarra, captador, pick-up, oscilao, Faraday, corrente
induzida.
1. Introduo
Quando um instrumentista imprime um pulso em uma das cordas da
guitarra uma onda estacionria criada sobre a corda.
As cordas de guitarra so feitas de materiais ferromagnticos e os
captadores da guitarra so ims permanentes envoltos por u m a e s p
i r a d e f i o c o n d u t o r d e aproximadamente 7000
voltas.
Os ims dos captadores magnetizam as pores de cordas prximas a
estes. Estas pores magnetizadas de corda produzem um campo de induo
magntica B cujas linhas de campo atravessam a espira do captador,
induzindo corrente eltrica alternada sobre ela.
Esta corrente eltrica um sinal no amplificado que passa por um
amplificador de sinal e este sinal amplificado faz vibrar a
membrana de um alto falante, que produz o som de uma nota
musical.
Figura 1 Campo magntico sobre uma corda da guitarra.
BC 1317: Fenmenos Ondulatrios UFABC (2011.3)
Barry C. Walker Copyright University of Delaware, 2001.
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Pluck the string again and examine the signal on the
oscilloscope. Why is the signal on the oscilloscope telling you
that the string is magnetized? Roughly what is the frequency at
which your string is moving?
Now take the same magnet and demagnetize the string. To do this
you must put the magnet in contact with the string and swipe it
across the string to randomize the magnetic dipole moments. What is
the signal output now?
Describe in detail how Faradays law and the induced dipole on
the string relates to the signal that is shown on the
oscilloscope.
The Strummer: In order to magnetize the guitar strings, the
material of the string must have certain qualities. There are three
main types of materials that become magnetized when submerged in a
magnetic field: diamagnetic, paramagnetic, and ferromagnetic. Each
of these substances have different magnetic dipole moments, which
is the response of the material subjected to an external field.
Working for Fender Music, you are trying to recapture the
innovation and glory that led to the invention of the electric
guitar. Though much work has gone into developing the coil pickup,
not as much technology has gone into improving the strings. You
realize this is just as important. Imagine the possibilities if you
could improve the pickup response of a wire by an order of
magnitude, you would completely revolutionize the pickup and
amplification business.
Figure: Guitar pickup beneath guitar string. The coil is
connected to a coaxial cable. An external magnet is placed right
above thestring (as shown) and then removed to magnetize it. To
demagnetize the wire, quickly swipe the magnet along the length of
the wire.
Metal Guitar Stringwith magnetic dipole
To amplifiercoil
Figure: Schematic of electric guitar with magnetic dipole and
pickup coil.
Figura 2 Legenda Legenda Legenda Legenda Legenda.
2. Metodologia
C o n s i d e r a d a u m a g u i t a r r a t i p o
Stratocaster.
Dados das cordas Daddario Regular Light (10-46).
L = 65cmT = 70,83N = 0,708g/m
Uma frequncia de 440Hz (A4 L 4 oitava) ser imposta sobre o
circuito da guitarra.
Ser calculado o modo de vibrao da corda e o fluxo magntico por
ela gerado sobre a espira de um de seus captadores.
d = L1,0595m (Eq. 1)
l = n 2 = nv2 f =
n2 f
T (Eq. 2)
Onde d a distncia da ponte casa pressionada, L o comprimento da
corda, m a casa pressionada. l o comprimento til de corda do modo
de vibrao, n o nmero de
antins, o comprimento de onda, v a velocidade da onda, f a
frequncia de oscilao, T a trao da corda e a densidade linear da
corda.
Com este valor poderemos verificar qual ser a fem sobre o
circuito da guitarra, sua corrente e sua amplitude, para que em
seguida se ja compara com a ampl i tude ps amplificador.
= dBdt = ddt B dA
= NA ddt B(Eq. 3)
3. Resultados
Segue o clculo do modo de vibrao para a frequncia de 440Hz. Da
Eq. 1 e 2:
d = 65cm1,059510 = 36,5cm
n = 2 36,5 102 m 440Hz 0,708 103kg/m
70,83Nn 1
4. Concluses
Pode-se concluir que o modo de vibrao para a nota A4 de
aproximadamente 1.
5. Referncias
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http://www.brighthub.com/engineering/electrical/articles/64277.aspx#.(27/11/11)
BLOOMSTROM, J. How guitar pick ups work.
http://ffden-2.phys.uaf.edu/211_fall2004.web.dir/
Jeremy_Bloomstrom/physics.htm. (27/11/11)
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STONEBEAT, A. Basic Guitar Electronics XII.
http://www.youtube.com/watch?v=SfkX-fgmIbc&feature=related.
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http://entertainment.howstuffworks.com/electric-guitar.htm.
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HALLIDAY, R. Fundamentals of Physics Extended. 8th Ed. Willey.
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SERWAY, JEWETT. Physics for Scientist and Engineers. 8th Ed.
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Physics of Music. http://www.phy.mtu.edu/~suits/notefreqs.html.
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THOMAS, A. Electric Schemes for Electric Guitars.
http://www.dr-lex.be/guitar/guitarelectronics.html. (30/11/11)
BC 1317: Fenmenos Ondulatrios UFABC (2011.3)
