Ondas Sonoras “Visíveis”

Trago esse vídeo do canal do Youtube Brusspup – Illusions and Science onde o autor acoplou uma caixa de som a uma mangueira de água. A onda sonora senoidal se reveste da água concedendo a figura que vemos abaixo. Não achei uma descrição do vídeo sobre como exatamente ele conseguiu tal efeito, assim recorri ao site hypescience.com onde trago abaixo do vídeo a explicação e construção do fenômeno.

As ondas sonoras têm uma capacidade incrível de fazer outros objetos se corresponderem com sua frequência. Se você já ouviu alguma música com uma batida pesada em seu carro, já deve ter percebido os espelhos ondulando quando as ondas sonoras batem. O que está acontecendo no vídeo acima é essencialmente isso, embora o resultado final seja muito mais dramático.

A onda senoidal viaja a 24 Hz através de um alto-falante com uma mangueira de água. Então, a mangueira começa a vibrar 24 vezes por segundo. Quando a água sai, forma as ondas que correspondem à frequência de 24 Hz.

E aqui está o truque: o verdadeiro herói desta cena é a câmera. Porque se fossemos ver a olho nu, enxergaríamos apenas uma onda indo e vindo. Mas com a câmera filmando a 24 quadros por segundo, o que vemos é que a água parece congelar no ar.

Cada onda de água atinge o mesmo espaço exato, 24 vezes a cada segundo. No filme, parece que a mesma onda fica no ar por tempo indeterminado, quando, na realidade, uma onda diferente tomou o seu lugar em cada quadro.

Fonte: hypescience.com/10-fenomenos-cientificos-que-vao-deixar-voce-de-queixo-caido/


[Atualizado] Encontrei a descrição somente agora. Como está bem explicado acima, vou deixar abaixo a descrição do experimento conforme o autor publicou no youtube (caso um dia ele apague o vídeo terei, pelo menos, salvo aqui). Se alguém tiver curiosidade, traduzirei.

Ever since I created the first version of this video a year ago I’ve been wanting to try it again with more water and better lighting / footage. This is a really fun project and when you first see the results, chances are your jaw will drop. The main thing to keep in mind for this project is that you need a camera that shoots 24 fps. 

The effect that you are seeing can’t be seen with the naked eye. The effect only works through the camera. However, there is a version of the project you can do where the effect would be visible with the naked eye. For that project, you’d have to use a strobe light.

For this project you’ll need:

A powered speaker
Water source
Soft rubber hose
Tone generating software
24 fps camera
Tape.

Run the rubber hose down past the speaker so that the hose touches the speaker. Leave about 1 or 2 inches of the hose hanging past the bottom of the speaker. Secure the hose to the speaker with tape or whatever works best for you. The goal is to make sure the hose is touching the actual speaker so that when the speaker produces sound (vibrates) it will vibrate the hose.

Set up your camera and switch it to 24 fps. The higher the shutter speed the better the results. But also keep in the mind that the higher your shutter speed, the more light you need. Run an audio cable from your computer to the speaker. Set your tone generating software to 24hz and hit play.Turn on the water. Now look through the camera and watch the magic begin. If you want the water to look like it’s moving backward set the frequency to 23hz. If you want to look like it’s moving forward in slow motion set it to 25hz.

Fonte: http://www.youtube.com/watch?v=uENITui5_jU

Estrelas Piscam e Planetas não?

star

Alunos sempre me perguntaram o motivo das estrelas piscarem. Embora minha resposta fosse, em essência, próxima da que trouxe nesse artigo, carecia de uma explicação bem fundamentada de um especialista no assunto. Encontrei essas perguntas no site da Cornell University dos EUA: Curious About Astronomy? Ask An Astronomer, e trago aqui para vocês. A premissa do site é a de pessoas leigas em astronomia fazerem perguntas para astrônomos e astrofísicos.


(…) Qual é a causa do “piscar” das estrelas? A luz dos planetas “pisca”, como faz a luz de estrelas? 

As estrelas cintilam por causa da turbulência na atmosfera da Terra. À medida que a atmosfera se agita, a luz da estrela é refratada em diferentes direções. Isso faz com que a imagem da estrela mude um pouco de brilho e posição, daí o “piscar”. Esta é uma das razões pela qual o telescópio Hubble é tão bem sucedido: no espaço, não há atmosfera para fazer as estrelas cintilarem, permitindo uma  obtenção de imagem muito mais definida.

Planetas não cintilam no sentido como as estrelas o fazem. Na verdade, esta é uma boa maneira de descobrir se um determinado objeto que você vê no céu é um planeta ou uma estrela. A razão é que as estrelas estão tão longe que são essencialmente pontos de luz no céu, enquanto que os planetas realmente possuem um tamanho finito. O tamanho de um planeta no céu, em certo sentido, “suaviza” os efeitos da turbulência da atmosfera, apresentando uma imagem relativamente estável ao olho.

© Babak A. Tafreshi planeta Júpiter no céu. Fonte: cosmonovas.blogspot.com.br
© Babak A. Tafreshi planeta Júpiter no céu. Fonte: cosmonovas.blogspot.com.br

(…) Você pode explicar a frase “O tamanho de um planeta no céu, em certo sentido, “suaviza” os efeitos da turbulência da atmosfera” um pouco mais? E [para mim] os planetas sempre piscaram.

Certamente posso ser mais específico. Lembre-se que, assim como uma tela de computador, o olho é composto por um certo número de “pixels”, cada um pode ser representado por uma única célula receptora de luz em sua retina. Se dois (ou mais) pontos de luz estão próximos o suficiente de modo que eles estão focados na mesma célula receptora de seu olho, você vai compreende-los como um único ponto de luz. Isso é conhecido como a “resolução” do seu olho, ou de qualquer telescópio, até mesmo.

Agora, consideraremos uma estrela no céu um único ponto de luz, literalmente. Toda a luz percorre a atmosfera exatamente na mesma direção, com exatamente a mesma turbulência atmosférica ,e, portanto, se comporta exatamente da mesma maneira. Então, quando essa chega a seus olhos, a quantidade de luz coerente [ou seja, de mesma fase, direção e frequência] que você vê, varia [conforme explicado na resposta anterior]. A luz, além disso, atinge (primeiramente) um único receptor no seu olho.

Por outro lado, a luz de um planeta é diferente. Alguns poucos receptores no seu olho capturam um grande número de raios de luz que vem de um determinado planeta, cada um dos quais se comporta de forma diferente na atmosfera (uma vez que o planeta tenha uma certa dimensão no céu, eles estarão chegando em direções ligeiramente diferentes). Alguns desses raios vão se tornando mais intensos, outros menos. Mas pelo fato de todos eles iluminarem o mesmo receptor no seu olho, esse receptor enxergará o total da luz que o atinge. Haverá aproximadamente o mesmo número de raios intensos como de raios  mais fracos, assim você visualizará uma luz constante, e não um piscar .

[Quanto ao fato dos planetas também cintilarem, isto está] incorreto, visto que planetas nunca cintilam a olho nu exatamente pela razão descrita anteriormente. Se você olhar através de um telescópio de aumento, no entanto, o telescópio pode ter uma melhor resolução do que o comprimento de refração coerente da atmosfera. Neste caso, você poderá ver as bordas do planeta “tremeluzindo”.

Estritamente falando, é possível que planetas cintilem a olho nu , mas apenas sob condições raras quando a atmosfera da Terra é extremamente turbulenta. Veja esta página de Bad Astronomy para outras informações.


Resposta de Dave Kornreich
Doutor na Universidade de Cornell em 2001 e professor adjunto no Departamento de Física e Ciência Física na Humboldt State University, na Califórnia.

FONTE: Traduzido por mim de:

NOTA: Traduzi a palavra twinkle como piscar e cintilar, ao invés de brilhar. Penso eu que, em português, brilhar remete a um evento de luz estático o que tornaria a resposta um pouco estranha.