Alfaconnection
By Lucien Silvano Alhanati
Física
Energias mecânicas EMC
Osciladores mecânicos EMC06
Oscilações forçadas, amortecidas e ressonância EMC0603
O que é uma oscilação amortecida? EMC060301
Consideramos até então um oscilador mecânico simples
ideal, isto é, um oscilador onde não atuam forças dissipativas,
atritos, resistência do ar etc e portanto um oscilador onde há
conservação da energia. Nos osciladores reais existem forças dissipativas que realizando trabalhos reduzem a energia mecânica total, acarretando uma redução na amplitude do movimento. Estas oscilações são denominadas oscilações amortecidas. |
O que é uma oscilação amortecida subcrítica? EMC060302
É uma oscilação amortecida onde as amplitudes sofrem
uma redução de acordo com uma curva exponencial. Nestas oscilações a
freqüência do movimento é mantida constante. A figura mostra o gráfico de uma oscilação amortecida subcrítica, onde a curva exponencial está representada tracejada em azul. É importante verificar pela grade que o período do movimento é mantido constante. |
O que é uma oscilação amortecida crítica? EMC060303
É uma oscilação amortecida onde o oscilador para na
posição de equilíbrio sem ter realizado nenhum ciclo. A figura mostra o gráfico de uma oscilação amortecida crítica. Esta oscilação ocorre quando a força de atrito é viscosa e muito forte. A força de atrito viscosa é produzida por líquidos e/ou gases sobre pressão elevada, como ocorre por exemplo nos amortecedores usados em veículos. |
O que é uma oscilação amortecida supercrítica? EMC060304
É uma oscilação amortecida onde o oscilador para antes de atingir a posição de
equilíbrio sem
ter realizado nenhum ciclo. A figura mostra o gráfico de uma oscilação amortecida supercrítica. Esta oscilação ocorre quando a força de atrito é muito forte e produzida em superfícies sólidas, como se fosse um freio. |
O que é uma oscilação forçada? EMC060305
Muitas vezes na prática é importante a manutenção do
movimento do oscilador apesar da existência das forças dissipativas.
Para este fim são introduzidas forças externas que realizando trabalhos suprem o oscilador da
energia consumida pelas forças dissipativas, neste caso temos as
chamadas oscilações forçadas. Um exemplo simples são os mecanismos oscilantes dos relógios, onde através de forças produzidas por uma corda ou por um sistema elétrico (fontes excitadoras) é possível manter as oscilações. Outro exemplo é a manutenção do movimento dos balanços por crianças, que utilizam os movimentos de seu corpo (fonte excitadora) para dar pequenos impulsos a cada ciclo. |
O que é uma ressonância? EMC060306
É o fenômeno que ocorre quando a freqüência da fonte
excitadora é igual a freqüência natural do oscilador. A ressonância produz a máxima transferência de energia da fonte excitadora, produtora das oscilações forçadas, para o sistema oscilante. Esta máxima transferência de energia acarreta um grande aumento da amplitude do movimento do oscilador, que pode levar o sistema oscilante ao colapso. O estudo da ressonância é de grande importância para a física e a engenharia. Vejamos alguns exemplos marcantes. Ressonância nas pontes:
Ressonância dos navios com as ondas:
Ressonância dos navios com a vibração de sua máquina de propulsão:
Ressonância das fundações de apoio de máquinas industriais com a sua vibração natural:
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