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Física ondulatória

Conversa mais afiada

 

Descreveremos com detalhes qualitativos dois sistemas oscilatórios encontrados no cotidiano: a oscilação do caule de uma árvore e o sistema de suspensão de um automóvel. Além de mostrar um exemplo prático, entraremos em contato com um ingrediente fundamental de um sistema físico: as perdas de energia através do atrito.

 

A oscilação se caracteriza por um fenômeno repetitivo do tipo vai e vem. No cotidiano nos deparamos com diversos movimentos deste tipo; sejam em artefatos construídos pelo ser humano ou em situações que acontecem naturalmente.

 

            Existem diversas árvores com um grande caule e uma copa na sua extremidade, tais como um coqueiro ou um eucalipto. Quando uma lufada de vento forte atinge a copa dessas árvores, elas são deslocadas de suas posições de equilíbrio.

 

        Ao cessar o vento, elas não retornam e param na posição de equilíbrio mas adquirem um movimento oscilatório, com uma amplitude que depende da perturbação inicial. À medida que o tempo passa, a amplitude da oscilação irá diminuindo até que cesse todo o movimento.

    O acontecimento da árvore ser perturbada pela ação do vento tem três ingredientes básicos: a tendência do caule oscilar em torno da sua posição de equilíbrio; a diminuição de amplitude de oscilação; e o iniciar da oscilação causado pela ação do vento.

        

Em outras palavras, temos um sistema oscilante, que foi perturbado pela ação de um agente externo que lhe fornece a energia necessária para a oscilação; e aos poucos esse sistema dissipa a energia absorvida e desse modo acontece a diminuição da amplitude de oscilação.

      Com o entendimento do funcionamento de sistemas oscilantes, o ser humano construiu diversos aparatos para satisfazer as suas necessidades. A suspensão de automóveis tem esses ingredientes: a mola helicoidal é quem propicia a oscilação, o amortecedor absorve paulatinamente a energia de oscilação, e o agente externo que causará o início do movimento será um eventual buraco na rodovia onde se desloca o automóvel.

A característica determinante de um sistema oscilatório é a sua tendência de retornar para a posição de equilíbrio.

 Quando o afastamento dessa posição for pequeno, podemos considerar essa força de restauração, qualquer que seja a sua origem, como sendo proporcional ao próprio afastamento.