Sobre oscilações e ondas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Ao nosso redor o tempo todo nascem fenômenos oscilatórios de decadência. O galho "de onde o pássaro voou flutua. Pêndulos e balanços de relógios vibram. Sob a influência do vento, árvores vibram, fios suspensos em postes, água vibra em lagos e mares.

Então você jogou uma pedra na superfície lisa do lago e as ondas correram dela (Fig. 1). O que aconteceu? As partículas de água no local do impacto da pedra foram pressionadas, deslocando as partículas vizinhas para cima - uma protuberância em forma de anel formada na superfície da água. Então, no local onde a pedra caiu, as partículas de água subiram com uma protuberância, mas já acima do nível anterior - uma segunda apareceu atrás da primeira protuberância, e uma depressão entre elas. Além disso, as partículas de água continuam a se mover alternadamente para cima e para baixo - elas oscilam, arrastando consigo cada vez mais partículas de água vizinhas. As ondas são formadas, divergindo do local de origem em círculos concêntricos.

Arroz. 1. Quando uma pedra atinge a superfície da água, ondas aparecem nela.

Enfatizo: as partículas de água apenas vibram, mas não se movem com as ondas. É fácil verificar isso jogando uma lasca de madeira na superfície oscilante da água. Se não houver vento ou fluxo de água, o chip apenas cairá e subirá acima do nível da água, sem se mover com as ondas.

As ondas de água podem ser grandes, ou seja, fortes, ou pequenas, fracas. Chamamos de ondas fortes as ondas que têm uma grande amplitude de oscilações, como se costuma dizer, grandes amplitudes de oscilações. Ondas fracas têm pequenas corcovas - uma pequena amplitude. Quanto maior a amplitude das ondas que surgiram, maior a energia que elas carregam. A energia das ondas geradas por uma pedra lançada é relativamente pequena, mas pode fazer vibrar os juncos e a grama que crescem no lago. Mas sabemos que grandes danos à costa podem ser produzidos por ondas do mar de grandes amplitudes e, consequentemente, de alta energia.

Essas destruições são realizadas precisamente pela energia que as ondas continuamente emitem para a costa.

As ondas podem ser frequentes ou raras. Quanto menor a distância entre as cristas das ondas viajantes, mais curta cada onda individual. Quanto maior a distância entre as ondas, mais longa cada onda. Chamamos o comprimento de uma onda na água à distância entre duas cristas ou vales adjacentes. À medida que as ondas se afastam do local de origem, suas amplitudes diminuem gradualmente, desaparecem, mas o comprimento de onda permanece inalterado.

As ondas na água também podem ser criadas, por exemplo, com um bastão, imerso na água e ritmicamente, no tempo com as vibrações da água, depois abaixando e depois subindo. E neste caso, as ondas serão amortecidas. Mas eles existirão até que paremos de perturbar a superfície da água.

Como ocorrem as oscilações de balanço? Você sabe muito bem disso: basta empurrá-los, para que oscilem de um lado para o outro. Quanto mais forte o empurrão, maior a amplitude das oscilações. Tais oscilações também serão amortecidas se não forem suportadas por choques adicionais. Vemos essas e muitas outras vibrações mecânicas. Na natureza, existem mais vibrações invisíveis que ouvimos, sentimos em forma de som. Nem sempre é possível, por exemplo, perceber as vibrações da corda de um instrumento musical, mas ouvimos como soa. Quando o vento sopra, o som é produzido no tubo. Ele é criado por movimentos oscilatórios do ar no tubo, que não vemos. Um diapasão, um copo, uma colher, um prato, uma caneta de estudante, uma folha de papel soam - eles também oscilam.

Sim, jovem amigo, vivemos em um mundo de sons, porque muitos corpos ao nosso redor vibram e soam. Os próprios sons são o resultado da propagação de movimentos oscilatórios de suas partículas no ar. Nós não os vemos. Como as ondas sonoras são geradas no ar?

O ar é composto de partículas invisíveis aos olhos. Com o vento, eles podem ser transportados por longas distâncias. Mas eles também podem flutuar. Por exemplo, se fizermos um movimento brusco com um bastão no ar, sentiremos uma leve rajada de vento e, ao mesmo tempo, ouviremos um som fraco. Este som é o resultado de vibrações de partículas de ar excitadas por vibrações do bastão.

Faça esta experiência. Puxe uma corda para trás, como uma guitarra, e solte-a. A corda começará a tremer - oscilará em torno de sua posição original de repouso. Vibrações suficientemente fortes da corda são perceptíveis a olho nu. Vibrações fracas da corda só podem ser "sentidas" como uma leve cócega se você tocá-la com o dedo. Enquanto a corda vibra, ouvimos o som. Assim que a corda se acalmar, o som irá desaparecer.

A geração de som por uma corda vibrante se deve à “condensação” e “rarefação” das partículas do ar. Oscilando de um lado para o outro, a corda pressiona, como se estivesse pressionando, partículas de ar à sua frente, formando áreas de alta pressão em um determinado volume dela, e atrás dela, ao contrário, áreas de baixa pressão. Estas são ondas sonoras. Espalhando-se no ar a uma velocidade de cerca de 340 m/s, eles carregam uma certa quantidade de energia. No momento em que a área de aumento de pressão da onda sonora atinge o ouvido, ela pressiona o tímpano, dobrando-o levemente para dentro. Quando a região rarefeita da onda sonora atinge o ouvido, o tímpano se curva ligeiramente para fora. O tímpano vibra constantemente no ritmo da alternância de áreas de alta e baixa pressão de ar. Essas vibrações são transmitidas ao longo do nervo auditivo até o cérebro e as percebemos como som. Quanto maior a amplitude das ondas, mais energia elas carregam e mais alto é o som que percebemos.

As ondas sonoras, como as ondas da água, são convencionalmente representadas como uma linha ondulada - uma senóide. As "corcovas" dessa curva correspondem a áreas de alta pressão e as "calhas" correspondem a áreas de baixa pressão do ar. A área de alta pressão e a área de baixa pressão que a segue formam uma onda sonora.

Mas nós, além disso, vivemos em um mundo de oscilações eletromagnéticas emitidas por fios e dispositivos elétricos em que circula corrente alternada, um grande número de antenas de estações de rádio, descargas elétricas atmosféricas, as entranhas da Terra e o infinito Cosmos. Somente com a ajuda de instrumentos feitos pelo homem, as oscilações eletromagnéticas podem ser detectadas e registradas.

Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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