Polarização e ressonância

 

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 abaixo, 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.

Na figura acima, 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 nas quais a direção de propagação coincide com a direção de vibração como as de compressão e rarefação numa mola helicoidal não podem ser polarizadas, pois,

atravessam a fenda sem nenhuma modificação.

 

O que você deve saber

* 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.A foto da figura 1, abaixo, foi tirada com câmara 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 para quem dirige em estradas molhadas ou para quem anda de barco em dias ensolarados.

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

   

As figuras A, B e C procuram mostrar o seguinte:

A- Se a direção do plano de oscilação do pulso for paralela à fenda, o pulso passa por ela.

B- 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.

C- Se a direção do plano de oscilação do pulso for oblíqua à fenda, o pulso passará parcialmente por ela e será refletido parcialmente..

 

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:

- setstats1Quando 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.

- Alguns cantores conseguem quebrar um delicado copo de cristal, cantando próximo a ele e fazendo com que o copo vibre

cada vez mais e quebre, entrando em ressonância com a freqüência de sua voz.

- Um estádio de futebol deve ser construído levando-se em conta a ressonância, pois com a empolgação da torcida ao bater os

pés e pular, pode ocorrer a ressonância.

- 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.

 

- Os pêndulos A e C da figura abaixo tem o mesmo comprimento e consequentemente a mesma freqüência, pois f=2L/g, sendo L o comprimento do fio e g a aceleração da gravidade.

Fazendo A oscilar, apenas C, por ressonância oscilará.

- 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, absorverem energia dessas ondas e passarem a vibrar 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.

 

 

Exercícios