Descobertas sobre a teoria do som: a história dos padrões de Chladni e sua contribuição para o campo da acústica

Abstract

As descrições dos fenômenos ondulatórios exigem do estudante observar atenta e sistematicamente fenômenos que permitam construir significados sobre conceitos como ressonância, superposição de ondas, interferência, difração, reflexão e harmônicos. Neste trabalho, objetiva-se tecer uma breve biografia do Físico Ernst Florens Friedrich Chladni, e sua contribuição para o campo da acústica para o fenômeno da formação de figuras em placas ressoantes, assunto pouco explorado na literatura brasileira de ensino de Física. As informações levantadas sobre a história e a descoberta de Chladni, foram apresentadas neste artigo a partir de uma pesquisa bibliográfica em livros publicados e reeditados em alemão e inglês por outros pesquisadores. Para cada artigo publicado e livros analisados, fez-se uma tradução livre no afã de fornecer ao leitor a compreensão histórica da descoberta de Chladni. Deste modo, os Padrões de Chladni, e a história de sua descoberta contribuem para uma aprendizagem de conceitos clássicos da física, relevantes para formação intelectual e científica do estudante e ou pesquisador.

Determinação do módulo de elasticidade de Young por meio de um smartphone

“…Deve-se verificar a precisão da leitura feita pelo aplicativo, considerando ainda que o mesmo aplicativo poderá fornecer valores distintos para a mesma frequência, dependendo do modelo do microfone de cada aparelho celular [52]. Inicialmente, tomou-se um vídeo no canal YOUTUBE onde são mostrados alguns padrões de Chladini [27]. Na Figura 5 observa-se que o aplicativo apresenta a frequência de pico em acordo com os dados mostrados no vídeo, a qual será considerada como frequência de ressonância.…”

“…A música e os instrumentos musicais oferecem vastas opções que favorecem o processo, permitindo que fenômenos ondulatórios e suas descrições matemáticas ganhem significado na percepção do aprendiz [24][25][26]. Os padrões de Chladini [27], as figuras pirotécnicas do Tubo de Rubens [28], a disposição do pó de cortiça no interior de um tubo acústico de ondas estacionárias [29,30] e a formação de ventres e nodos em cordas vibrantes excitados por um gerador deáudio são belíssimos exemplos de atividades experimentais envolvendo acústica física. Aqui, agrega-se mais uma atividade que vem ao encontro do professor de física, trazendo a perspectiva de ensino por meio de multimodos e múltiplas representações semióticas [31].…”

Estudo dos padrões estacionários de Chladni

“…Essa é uma consequência, em geral, da abordagem limitada a apenas ondas unidimensionais de parte dos livros que são adotados em cursos de Física. Assim como as unidimensionais, as ondas bidimensionais também apresentam conceitos como ressonância, condições de contorno, características do meio de propagação, velocidade, tipos de ondas, etc., que podem ser observados de maneira até lúdica quando se propagam em sólidos, fenômeno amplamente investigado por Chladni [2].…”

“…As Figuras de Chladni, como são conhecidos os padrões de ondas estacionárias ou de frequências ressonantes em superfícies bidimensionais como placas, chapas, membranas, e tampões, têm relevante aplicação no campo da música na determinação da qualidade de instrumentos musicais feitos de madeira como o violino e violão [2]. O tipo de madeira, bem como as dimensões utilizadas em cada parte do instrumento influem na qualidade do som ressoado através da caixa acústica.…”

Derivation of the equations of motion and boundary conditions of a thin plate via the variational method

“…the eigenfunctions are not computed. For more historical details, the references [3,6] are suggested.…”