P>Pontes a romper, vidro a partir, crianças a gritar, baixo pesado – quem acredita que estas coisas não têm nada em comum, está errado. Todos eles são criados através de vibrações e, em particular, as vibrações fortes são criadas a partir de frequências naturais. Continue a ler enquanto explicamos a ciência por detrás deste princípio e o que são as catástrofes de ressonância, bem como olhe para as peças de ressonância do rolo quando se trata de altifalantes.
Todos vibram, mas como?
A vibração dos auscultadores é sempre a reacção de um impulso energético. Uma mão pode iniciar um pêndulo para balançar, o vento pode sacudir um arranha-céus, e uma bobina com a ajuda de um íman pode mover uma membrana do altifalante. Quão forte algo vibra sobre a potência aplicada da vibração, bem como sobre o material, incluindo a construção do sistema vibratório. Por outro lado, a frequência com que os impulsos energéticos actuam é de grande importância. Pois se a frequência da energia fornecida coincide com a frequência natural do corpo, o corpo vibra com uma amplitude particularmente elevada.
Como o fenómeno da frequência da ressonância pode ser compreendido na prática através de um pêndulo: Se um pêndulo de mola é um periódico, ou seja, a intervalos regulares, fornecido com energia que corresponde à frequência natural do pêndulo, a deflexão do pêndulo está no seu máximo. Se os impulsos de energia estiverem a uma frequência menor ou maior do que a frequência natural, a deflexão do pêndulo será menor.
Num balanço, pode experimentar por si próprio como funciona a frequência de ressonância. Quando se atinge um swing no seu ponto mais alto, o fornecimento de energia está exactamente na frequência natural do sistema. É por isso que o swing tem um impulso de oscilação tão grande. Se bater antes ou depois de o swing atingir o seu ponto mais alto, a força é transmitida de forma menos eficiente ou mesmo não vai a lado nenhum.
De boas a más vibrações
O corpo de uma guitarra acústica, um swing, um vidro ou uma ponte pode vibrar na sua respectiva frequência de ressonância. Mas isto não é desejado em todo o lado e pode mesmo causar grandes danos. Isto porque os sistemas podem vibrar tão violentamente que a construção não consegue suportar o stress.
Este fenómeno pode ser observado quando uma pessoa aponta a sua voz para um copo de vinho a uma curta distância. Se o tom da voz corresponder exactamente à frequência natural do copo, esta quebra-se após um tempo relativamente curto – a chamada catástrofe da ressonância ocorre. Se as cordas vocais provocarem a vibração das moléculas do ar a uma frequência mais alta ou mais baixa, o copo permanece intacto. A frequência natural do vidro pode ser ouvida quando se atinge com um objecto.
Uma das mais famosas catástrofes de ressonância ocorreu nos EUA em 1940, quando o vento provocou a ponte Tacoma Narrows Bridge a vibrar com tanta força que a mesma entrou em colapso.
Para evitar catástrofes de ressonância, o código da estrada proíbe grupos de pessoas, tais como unidades militares, de marcharem passo a passo através de pontes.
Com instrumentos musicais, por outro lado, a ressonância é um efeito deliberado para aumentar o volume de sons. Numa guitarra acústica, o corpo actua como um amplificador mecânico de ondas sonoras que são desencadeadas pelas cordas. O corpo da guitarra é construído de tal forma que a frequência de ressonância ocorre mesmo em campos diferentes.
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Efeitos de ressonância em altifalantes indesejáveis – com uma excepção
A frequência de ressonância não é bem-vinda em altifalantes. Os altifalantes são construídos de tal forma que os vários componentes não vibram na sua frequência de ressonância. Isto significaria que os sons na mesma gama de frequência que os componentes individuais seriam reproduzidos muito mais alto do que os outros. É aqui que a rede de crossover entra em jogo: em sistemas multicanais, direcciona os sinais para os altifalantes de acordo com a sua frequência.
Os efeitos de ressonância também não devem ocorrer na caixa dos altifalantes. Estes podem ocorrer quando a membrana na sua parte posterior irradia som para o interior do altifalante. Este som pode fazer vibrar o armário e assim ter um efeito negativo sobre a imagem sonora. Para evitar isto, a caixa de altifalantes está equipada com um amortecedor que absorve as ondas sonoras irradiadas para o interior.
A excepção a esta regra são os altifalantes de reflexo de graves. Estes armários têm uma abertura tubular através da qual o som irradiado para o interior – em certas frequências baixas – pode escapar para a sala. Isto funciona com base no princípio do ressonador Helmholtz, que explicamos no nosso texto sobre subwoofers.
Precisamos de graves: Teufel bass for deeper vibrations
- ▶ Mono-Subwoofer US 2106/1 SW:Este subwoofer amigo dos principiantes oferece um baixo potente sem ruído de fluxo perturbador, apesar do seu tamanho compacto. Isto é conseguido com dois tubos de reflexo de graves.
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Conclusion: A frequência de ressonância é útil
- Na frequência de ressonância, a frequência natural de um sistema oscilante coincide com a frequência da energia fornecida.
- No caso de ressonância, a deflexão da oscilação torna-se maior.
- Em acústica, uma maior amplitude de ondas sonoras significa uma maior pressão sonora e, portanto, um maior volume.
- Frequências ressonantes são geralmente indesejáveis para altifalantes.
- Altifalantes de reflexão de graves são uma excepção. Estes amplificam as frequências baixas de acordo com o princípio do ressonador Helmholtz.
Finalmente, um clássico “Bugs Bunny” sobre o assunto: