Núcleo 3

Ao longo dos tempos, o Homem executou estruturas que o ajudaram a resolver os problemas que lhe foram surgindo.
A construção de pontes, viadutos e casas tornou-se cada vez mais complexa . O domínio de novas técnicas, geometrias e conhecimentos ajudava a explicar o comportamento das estruturas.

Neste módulo é possível descobrir conceitos de som, vibração, frequências e forças. E também perceber porque estes fenómenos são tão importantes no nosso quotidiano.

Descrição

A cada segundo, a luz do estroboscópio acende-se e apaga-se muito depressa fazendo o efeito do flash.

Variando a frequência do estroboscópio podemos observar a forma como a mola vibra a diferentes frequências. Quando a mola fica em “câmara lenta”, significa que vibra com uma frequência de ressonância e com um modo de vibração muito distinto.

Na verdade, o estroboscópio é um dispositivo ótico que permite estudar e registar o movimento periódico de elevada frequência de um objeto, com o objetivo de o fazer parecer quase parado. Esse efeito é conseguido através da iluminação com uma luz intensa, pulsada, com efeito de flash – a chamada lâmpada estroboscópica.

A lâmpada estroboscópica permite, portanto, visualizar a forma de vibração dos objetos, pois fazendo coincidir a frequência da iluminação com a do movimento, cada feixe de luz ilumina a mesma fase do movimento, resultando numa aparente imobilidade do corpo em vibração.

No dia-a-dia, utiliza-se o estroboscópio para medir a velocidade de rotação de objetos e para o estudo do movimento. Por outro lado, cada um de nós já terá experimentado, numa festa ou numa discoteca, o efeito resultante da luz branca do flash, luz essa que mais não é que um estroboscópio.

Estruturas, Vibrações e Som

MÓDULO 2

O que é um Sistema Massa-mola?
A Vibrar é que a gente se entende

Descrição

O que é um sistema massa-mola? No dia-a-dia utilizamos frequentemente objetos e equipamentos cujas oscilações precisam de ser controladas. Por exemplo: máquinas de lavar roupa, automóveis, barcos, aviões e até edifícios e pontes! O estudo de sistemas massa-mola simplificados permite construir máquinas e edifícios cada vez mais seguros e funcionais.

Nos sistemas massa-mola produzem-se movimentos oscilatórios, sendo que as frequências de oscilação nestes dois sistemas são distintas.
Ao número de oscilações que um sistema massa-mola faz num segundo, chamamos frequência de oscilação do sistema (f) e mede-se em Hertz (Hz). No nosso caso, a frequência de oscilação do sistema massa-mola depende da constante de elasticidade da mola (k) e da massa associada ao peso (m).

Para a mesma mola, quanto mais pesada for a massa, menor será a frequência de oscilação. No nosso dia-a-dia, utilizamos frequentemente objetos e equipamentos que precisam que as suas vibrações sejam controladas. São exemplos as máquinas de lavar roupa, as máquinas industriais, os automóveis, os barcos, os aviões e até os edifícios e pontes! O estudo de sistemas massa-mola simplificados permite-nos construir máquinas e edifícios cada vez mais seguros e funcionais.

Estruturas, Vibrações e Som

MÓDULO 3

A ponte é uma passagem para a outra margem.

Descrição

Como diz a canção: “a ponte é uma passagem para a outra margem”. Aqui é possível compreender a construção civil de uma ponte e a deformação que sofre com o peso. Estudar a reacção de estruturas simples ao peso ajuda a compreender o funcionamento de estruturas mais complexas, como casas, pontes ou edifícios grandes.

O QUE ACONTECE?

O desafio que se coloca ao visitante é simples: caminhar sobre a ponte, parando nos pontos indicados, sem perder de vista o que se passa no ecrã em frente. O que é que acontece? Quando alguém passa na ponte, esta deforma-se para aguentar o peso, reagindo nos seus apoios. Olhando com atenção, veremos que a soma dos valores apresentados nos pontos A e B é sempre igual ao peso de quem está na ponte! Esses valores são iguais às forças de reação da estrutura que se alteram à medida que se caminha na ponte. A deformação da ponte parece-se com um arco invertido.

Percebemos assim, que uma estrutura é uma disposição de materiais estruturais cuja função é suportar cargas (forças), tal como o nosso peso, sendo que uma estrutura pode ser algo que se constrói ou algo que existe na Natureza.

Em função da geometria, dos materiais utilizados e do número de pontos de contacto com o solo de fundação (apoios), cada estrutura reage de forma diferente às cargas que lhe são aplicadas. Saber como cada estrutura reage é extremamente importante para garantir a segurança das pessoas. As estruturas de engenharia civil são usadas para simplificar as nossas vidas.

Podemos verificar isso no nosso quotidiano. As casas em que vivemos têm uma estrutura; nas nossas deslocações diárias, passamos por pontes e viadutos. Saber como estruturas simples, como esta ponte, reagem à aplicação de cargas, ajuda a compreender o modo de funcionamento de estruturas mais complexas, como as de casas, das grandes pontes ou de edifícios muito altos.

Estruturas, Vibrações e Som

MÓDULO 4

Veja como falamos.
O que é o som e como se pode medir?
Fale que eu meço os seus decibéis.

Descrição

A experiência proposta neste módulo é simples, mas antes de a conhecermos convém perceber alguns conceitos. O que é o som? Como se pode medir?

TOME NOTA

De cada vez que é emitido um som, surge no ecrã o nível de pressão sonora e o seu espetro em frequência.
O som é uma variação da pressão do ar detetada pelo tímpano do ouvido. O número de oscilações dessa pressão por segundo denomina-se por frequência do som (f) e é medida em Hertz (Hz).
A nossa percepção auditiva varia entre as frequências de 20 Hz e 20 000 Hz – a Gama Audível de Frequências.

A frequência sonora pode ser medida através de um espectro de frequências. Podemos medir uma outra grandeza: a variação da intensidade do som ao longo do tempo. Neste caso, a unidade de medida da intensidade do som (nível de pressão sonora) mais utilizada é o decibel (dB).

Como sabemos, o som está constantemente presente no nosso quotidiano, sendo algo que influencia a nossa percepção da realidade. Por exemplo, quando a sua intensidade é elevada provoca dor nos ouvidos.

Estruturas, Vibrações e Som

MÓDULO 5

Qual a temperatura na superfície do nosso corpo?

Descrição

Qual é a temperatura do nosso corpo? Quais são os pontos mais quentes? Para que serve uma imagem termográfica? As respostas estão no ecrã e na imagem térmica projectada. No dia-a-dia, as imagens termográficas permitem, por exemplo, fazer o rastreio de doenças.

TOME NOTA

Qual a temperatura do nosso corpo? Para responder à pergunta é preciso que os visitantes se coloquem de frente para o ecrã; surgirá de imediato, projectada no ecrã, a imagem térmica, com uma escala de cores que corresponde a diferentes valores da temperatura da superfície do corpo.

Na realidade, a temperatura é uma grandeza física que está associada às transferências de energia térmica entre corpos e, normalmente, está associada às noções de frio e de calor. A forma mais simples de medir a temperatura é usando um termómetro.

Mas, um termómetro mede apenas a temperatura num ponto, ao passo que se usarmos uma câmara termográfica poderemos obter uma imagem da temperatura na superfície dos corpos em muitos pontos e ao mesmo tempo.

Mas afinal, para que serve, no nosso dia-a-dia, uma câmara termográfica? Pois bem, as imagens termográficas permitem detetar a presença de seres vivos no meio ambiente; fazer o rastreio de doenças no corpo humano; auxiliar a visão noturna na vigilância das fronteiras terrestres e ainda auxiliar na manutenção de máquinas e redes elétricas.