FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA Projeto de Pesquisa da Primeira Série

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1 FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA Projeto de Pesquisa da Primeira Série Série: Primeira Curso: Eletrotécnica Turma: 2111 Sala: 232 Início: 02 de junho de 2009 Entrega: 25 de agosto de 2009 Aluno: Aline Feltes (01) Aluno: Etiele Pagel (11) Aluno: Caroline Vier (05) Aluno: Paula dos Santos (29) Orientador: Prof. Cícero M. T. Júnior Co-orientador: Prof. Deise Heck RESSONÂNCIA MECÂNICA 1. INTRODUÇÃO: A idéia de fazer um trabalho sobre Ressonância surgiu no dia em que fomos visitar o Museu da PUC de Porto Alegre. Lá vimos diferentes experiências e projetos, onde escolhemos uma em especial, para nos basear e criar um projeto em cima do assunto escolhido. Escolhemos Ressonância, pois nos chamou atenção por causa de algo tão extraordinário que está sempre presente em nossa vida. Desde um simples dedilhar no violão até uma avalanche nos altos picos. É um fenômeno incrível, digno de uma profunda pesquisa, para entender melhor seu funcionamento e causas. 1.1 TEMA: O tema que escolhemos na visita ao Museu da PUC de Porto Alegre foi o fenômeno Ressonância Mecânica. Para compreendermos melhor a ressonância estudaremos oscilações (pêndulos), movimentos periódicos e ondas. 1.2 JUSTIFICATIVA: Durante o século I, em todo mundo, caíram pelo menos dez pontes pênseis. A partir disso, foram feitos inúmeros estudos a respeito, possibilitando a compreensão das causas dessas catástrofes e aprofundando o que já se sabia sobre Ressonância. A partir daí, percebe-se a necessidade de estudar e pesquisar cada vez mais o assunto. 1.3 DELINEAMENTO:

2 A metodologia que iremos usar neste projeto é a pesquisa bibliográfica, seguida de uma montagem experimental na qual aplicaremos os conhecimentos adquiridos para melhor compreensão. 1.4 PROBLEMA: É possível mostrar e explicar o fenômeno Ressonância, através de uma simples experiência mecânica? 1.5 OBJETIVO: Mecânica. Construir uma experiência simples, capaz de mostrar as pessoas o que é Ressonância 2. CONTETUALIZAÇÃO DA PESQUISA: Segundo Greco, 2008, p. 9: Ressonância mecânica ou simplesmente ressonância é o fenômeno físico em que se registra a transferência de energia de um sistema oscilante para outro quando a freqüência do primeiro coincide com uma das freqüências próprias do segundo. Nessas frequências, até mesmo forças periódicas pequenas podem produzir vibrações de grande amplitude, pois o sistema armazena energia vibracional. Quando o amortecimento é pequeno, a frequência de ressonância é aproximadamente igual a frequência natural do sistema, o que é a frequência de vibrações livres. O fenômeno da ressonância ocorre com todos os tipos de vibrações ou ondas; mecânicas (acústicas), eletromagnéticas, e funções de onda quântica. Sistemas ressonantes podem ser usados para gerar vibrações de uma frequência específica, ou para obter frequências específicas de uma vibração complexa contendo muitas frequências. A ressonância é semelhante ao eco. Este fenômeno tem aplicações importantes em todas as áreas da ciência, sempre que há a possibilidade de troca de energia entre sistemas oscilantes.a aplicação mais palpável é na área das telecomunicações, em que as ondas eletromagnéticas atuam como intermediárias na transmissão das informações do transmissor até o(s) receptor(es), constituindo-se o que se chama sinal e também é usada na Medicina. 2.1 CONTETUALIZAÇÃO HISTÓRICA: A Ressonância foi descoberta em 1602, por Galileu Galilei, quando ele estudava pêndulos. Os físicos que mais contribuíram para o desenvolvimento da Ressonância foram: Galileu Galilei, Félix Block, Edward Purcell e Jasper Johns. Um dos fatos mais importantes ocorridos sobre o assunto foi a queda da ponte pênsil de Tacoma, cidade americana às margens do pacífico. Durante o século I, em todo mundo, caíram pelo menos dez pontes pênseis. Mas o acidente mais célebre ocorreu em 1940, com a ponte de Tacoma, poucos dias

3 após a sua inauguração. A ponte tinha 2800 metros de comprimento e havia custado uma fortuna. Após este acontecimento foram realizados vários estudos a respeito, possibilitando a compreensão das causas dessa catástrofe e impedindo que outras semelhantes se repetissem. 2.2 CONTETUALIZAÇÃO TECNOLÓGICA: Após o acidente com a ponte de Tacoma, em 1940, foram realizados inúmeros estudos sobre Ressonância, o que, além de possibilitar o entendimento das causas da catástrofe, ajudou a impedir que outras catástrofes iguais acontecessem. Aprofundou-se o conhecimento sobre Ressonância e, com o avanço da tecnologia, passou-se a construir pontes e prédios que não entrassem em ressonância com o vento. A partir desse desenvolvimento tecnológico, a Petrobrás também iniciou muitos estudos sobre o assunto, para construir suas plataformas de modo que elas não entrem em ressonância com o mar. 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA É o fenômeno físico em que se registra a transferência de energia de um sistema oscilante para outro quando a freqüência do primeiro coincide com uma das freqüências próprias do segundo. A fundamentação teórica necessária para compreendermos a ressonância mecânica envolve conhecimentos sobre oscilações (pêndulos), movimentos periódicos (MHS) e ondas. 3.1 OSCILAÇÕES (PÊNDULOS): Um pêndulo simples é um instrumento ou uma montagem que consiste num objeto que oscila em torno de um ponto fixo. O braço executa movimentos alternados em torno da posição central, chamada posição de equilíbrio. O pêndulo é muito utilizado em estudos da força peso e do movimento oscilatório. As oscilações de um pêndulo simples dependem de alguns fatores: da massa, do lugar em que ele está preso, do material que faz ele oscilar e do seu comprimento. 3.2 MOVIMENTOS PERIÓDICOS (MHS): O movimento periódico é todo aquele que se repete identicamente em intervalos de tempo iguais. E até mesmo, forças periódicas pequenas podem produzir vibrações de grande amplitude, pois o sistema armazena energia vibracional.

4 3.3 ONDAS: E ondas são perturbações que se propagam no espaço ou em qualquer outro meio. O fenômeno da ressonância ocorre com todos os tipos de vibrações ou ondas; mecânicas (acústicas), eletromagnéticas, e funções de onda quântica. Onde a ressonância é semelhante ao eco. 4. METODOLOGIA Pretendemos detalhar como iremos resolver o problema de nossa pesquisa nesse item. Isso inclui uma proposta de solução, um orçamento e um cronograma, que serão especificados a seguir. 4.1 PROPOSTAS DE SOLUÇÃO: O problema de nossa pesquisa é: como podemos construir um experimento simples para mostrar a todos o que é ressonância mecânica? Aqui, mostraremos a solução. Para podermos confeccionar nosso experimento teremos que fazer dois triângulos de madeira, de 30 cm cada, e afastá-los na medida de 50 cm de distância de cada um. Dentro desse espaço, colocaremos no topo desses triângulos, um pedaço de arame que vai de uma ponta à outra, e nesse arame colocaremos quatro pedaços de barbantes, de comprimentos iguais dois a dois, com uma chumbada presa a eles. Observe o exemplo abaixo: 4.2 ORÇAMENTO: Pelo orçamento que estamos fizemos, concluímos que não iremos gastar muito dinheiro com nosso experimento, pois, a maioria dos materiais nos será doado, e nós mesmas conseguiremos montá-lo, não tendo custos com pessoas não relacionadas à pesquisa. Segue agora nosso orçamento: Tabela 1 - Material Orçamentos Melhor preço Custo

5 Arame Doada por Caroline 0,00 Barbante Doado por Aline 0,00 Tinta Doada por Etiele 0,00 Pregos Doados por Caroline 0,00 Chumbada Doadas por Paula 0, CRONOGRAMA: Este cronograma prevê as datas de realização e execução das atividades da pesquisa: Tabela 2 - Atividades Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez a a a a a a a a a a a a a a a a a a Visita ao Museu da PUC Entrega do trabalho, onde continham as três experiências escolhidas Escolha do experimento Início (introdução) do trabalho sobre a experiência Contextualização da pesquisa Fundamentação teórica da pesquisa Metodologia da pesquisa Finalização da pesquisa Início da fabricação do experimento Ensaios para a apresentação do trabalho Apresentação do trabalho e experimento à turma REFERÊNCIAS: GRECO, Bruno F., Vibrações e construções: conceito de ressonância. Disponível on line: < BrunoFG-Ugarte_RF2.pdf> Acessado em: 22/08/09. RESSONÂNCIA. Disponível on line: < Acessado em: 23/06/09. PÊNDULO. Disponível on line: < Acessado em: 18/08/09.

6 PONTE PÊNSIL. Disponível on line: < Acessado em: 25/06/09. A PONTE QUE CAIU. Disponível on line: < Acessado em: 25/06/09. ONDA. Disponível on line: < Acessado em:18/08/09. MOVIMENTO PERIÓDICO. Disponível on line: < Acessado em: 18/08/09. GASPAR, Alberto. Física. São Paulo: Ática, 2001, 496 p., volume único.