O Laboratório de Física na SEPEX
O Laboratório de Física da UFSC Campus Joinville esteve presente na Semana Nacional de Ciência e Tecnologia (SNCT) e na Semana de Ensino, Pesquisa e Extensão (SEPEX), que ocorreram do dia 29 de outubro ao 1º de novembro, e expôs diversos experimentos interessantes. Dentre os que marcaram presença no evento, estão diversos alunos de escolas de Joinville do nível fundamental ao médio. Abaixo, o técnico do laboratório, Me. Thiago Reginaldo Corrêa, explica brevemente sobre cada experimento:
1 – Princípio de funcionamento do telefone proposto por Alexander Graham Bell – Nesse experimento, foi possível mostrar o princípio de transformação de ondas mecânicas, produzidas pelo diapasão, em sinais elétricos.
Quando o diapasão toca a superfície do meio eletrolítico (solução aquosa saturada de cloreto de sódio) ocorre o fechamento do circuito elétrico ligado ao alto-falante. Se o diapasão estiver em modo de vibração, as perturbações mecânicas na superfície do líquido farão a resistência elétrica do meio eletrolítico variar conforme a frequência de vibração do diapasão, pois quando uma perturbação mecânica se propaga de um meio para outro a frequência de oscilação se mantém constante. Por consequência, a corrente elétrica do circuito também sofrerá da mesma variação. Como o funcionamento do alto-falante está diretamente ligado ao comportamento da corrente elétrica do circuito, a variação na corrente possibilitará que o alto-falante propague o som produzido pelo diapasão.
2 – Funcionamento de um Alto-Falante – Nesse experimento, foi possível demonstrar o funcionamento de um alto-falante por meio da construção de um caseiro utilizando os seguintes materiais:
1 prato de plástico descartável – membrana vibrante;
1 tampa de caixa de pizza – base de suporte para a membrana;
5 pequenos ímãs de neodímio – campo magnético ligado à membrana;
1 enrolamento de fio de cobre – bobina geradora de campo magnético ativo para mover a membrana;
1 placa amplificadora de som;
1 gerador de sinais de frequência.
O experimento permite observar que a perturbação mecânica interpretada como som é resultado do deslocamento do ar ao redor da membrana (prato plástico) em vibração. Quando um sinal elétrico é enviado para a bobina, a corrente elétrica que a percorre produz um campo magnético que oscila conforme a frequência do sinal enviado, forçando assim que os ímãs ligados à membrana, posicionados no interior da bobina, sejam empurrados e puxados de acordo com a frequência de oscilação do campo magnético. Desse modo, o som é gerado conforme o “sobe e desce” da membrana ligada aos ímãs.
3 – Tubo de Ressonância Sonora (Tubo de Kundt) – Esse experimento consiste no confinamento de ondas sonoras no interior de um tubo fechado. O experimento permite observar os padrões de interferência formados pela propagação longitudinal de perturbações mecânicas no interior do tubo, onde se constata que os padrões de interferência se formam quando se atinge frequências bem definidas conhecidas como harmônicos. Os harmônicos podem ser observados devido ao movimento das pequenas bolinhas de isopor no interior do tubo.
As ondas sonoras são geradas pelo deslocamento de ar produzido pela membrana do alto-falante posicionado em uma das extremidades do tubo, proporcionando assim zonas de alta e baixa pressão de ar no interior do tubo fechado. As bolinhas de isopor, por serem muito leves e pequenas, sofrem a influência direta dessas variações de pressão no interior do tubo e passam a se posicionar conforme o padrão de interferência gerado. No caso envolvendo o harmônico fundamental (1º Harmônico), é possível observar que as bolinhas se posicionam em colunas partindo do centro do tubo, formando um padrão visual que se assemelha a um “monte”, e quando dobramos a frequência fundamental podemos observar o aparecimento do 2º Harmônico, caracterizado pela formação de dois “montes” separados por um “vale” no interior do tubo.
4 – Ondas em uma Corda – Esse experimento consiste em observar os padrões de interferência gerados em um cordão que sofre uma perturbação transversal. Nesse experimento, um cordão é fixado por uma de suas extremidades a uma ponteira presa a um alto-falante, enquanto um peso “tensiona” o cordão pela sua outra extremidade. Quando o alto-falante é posto em modo de vibração, o cordão tensionado passa a propagar essa vibração, proporcionando assim o surgimento de padrões de interferência entre as extremidades do cordão, uma vez que, essas extremidades fixas, permitem o aprisionamento da energia no cordão, formando assim padrões conhecidos como ondas estacionárias.
Quando a frequência fundamental de oscilação do cordão tensionado é transmitida pelo alto-falante, observa-se a formação de uma figura correspondente a meio comprimento de onda (um “monte” entre as extremidades do cordão). Quando dobramos a frequência fundamental, atingindo o 2º Harmônico, observa-se a formação de uma figura correspondente a uma onda completa: um “monte” e um “vale” separados por um ponto estático no cordão conhecido como nó.
Por fim, a equipe do laboratório agradece a todos os que demonstraram interesse e que foram conferir os experimentos!
“A vida sem ciência é uma espécie de morte”. – Sócrates