Uso da ressonância em cordas para ensino de física

Os argumentos físicos fundamentais para a descrição da linha de ressonância resultante de transições de estados quânticos induzidos por radiações eletromagnéticas não são, muitas vezes, suficientemente bem compreendidos por estudantes iniciantes em ciências naturais ou não-especialistas em espectroscopia. Livros didáticos em geral tendem a tratar o problema com base em formalismos teóricos complexos, inacessíveis a todos aqueles que não estão suficientemente familiarizados com os argumentos físicos e matemáticos avançados da mecânica quântica. Neste artigo, são apresentados desenvolvimentos algébricos mais diretos e mais simples, com a intenção de oferecer uma alternativa didática e servir como fonte de referência a leitores com graus variáveis de domínio teórico em física avançada. O ponto central é mostrar que a largura da linha de ressonância da radiação gama é conceitualmente o dobro da largura de linha natural para a energia relacionada ao estado nuclear excitado da transição. Os argumentos algébricos são utilizados de modo a oferecer uma via direta e dedutiva, intencionalmente mais prontamente alcançáveis do que os ora encontrados na literatura científica. Este estudo de caso foi escolhido na perspectiva particular do princípio físico correspondente à espectroscopia nuclear Mössbauer.

Section: O Fenômeno Físico Da Ressonânciaunclassified

Máxima absorção ressonante em espectroscopia Mössbauer

Nascimento

Oliveira

Braga

et al. 2013

“…A diferença essencial nesta comparação,é que a constante elástica depende da geometria da mola e do material que a constitui, enquanto o módulo de elasticidade depende exclusivamente do material. Aqui, optou-se pela análise da frequência de oscilação dos harmônicos, que traz a vantagem de explorar a ondulatória [19,20], pré-requisito para o estudante compreender Mecânica Quântica [10,[21][22][23]. Assim,é sempre bem-vindo o estudo de um fenômeno cotidiano envolvendo ondas, preparando o discente para voos mais elevados.…”

Section: Introductionunclassified

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

Rossini

Camargo

Yamaguti

et al. 2021

No presente trabalho, apresenta-se uma proposta de atividade didática para estudantes de graduação dos cursos de Física e de Engenharia, visando a determinação do módulo de elasticidade do aço e do alumínio, empregando-se hastes constituídas por estes metais e um smartphone para se obterem os valores das frequências ressonantes dos harmônicos que se nelas estabelecem. A fundamentação teórica considerou a oscilação destas hastes submetidas a flexões simples, com extremos livres. Resolveu-se a equação da dinâmica do movimento para se obter as localizações dos nós, as frequências dos harmônicos, e a relação com o módulo de Young. Os ensaios práticos empregam técnicas de medida bastante simples, equipamentos altamente disponíveis e de muito baixo custo. Os resultados demonstraram a viabilidade da proposta que, além de explorar o ensino por meio de representações múltiplas, possui um forte apelo lúdico e sensorial, inclusive para estudantes com deficiência auditiva. Também há um viés de aplicabilidade para o ensino médio.

“…Diversos trabalhos publicados na literatura exploraram esse tópico, implementando estratégias experimentais baseadas na montagem de dispositivos mecânicos. Dentre esses trabalhos podemos destacar a utilização de cordas [1], instrumentos musicais [2], diapasões [3], motores [4] e um computador [5]. Porém, até o presente momento, houve poucas tentativas de abordagem experimental aos modos normais baseados na geração de ondas eletromagnéticas estacionárias [6] e na medida da velocidade de propagação de ondas eletromagnéticas em um cabo coaxial [7].…”

Section: Introductionunclassified

Demonstração da geração de ondas eletromagnéticas estacionárias em um cabo coaxial

Lenart

Szmoski

Turchiello

et al. 2020

Resumo Os conceitos de ondas estacionárias e modos normais são dos mais fundamentais da física, tanto da mecânica clássica como da quântica e do eletromagnetismo. Demonstrações usuais da existência de modos normais de oscilação incluem quase que exclusivamente modelos mecânicos, como por exemplo, cordas vibrantes. Neste artigo propomos um experimento simples para a geração e observação de ondas eletromagnéticas estacionárias em um cabo coaxial.