A Experiencia de Michelson-Moreley

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A Experiência de Michelson-Morley Michael Fowler Universidade de Virgínia, Departamento de Física A natureza da luz Como resultado do trabalho de Michelson em 1879, era sabido que a velocidade da luz tinha o valor de 186 355 milhas por segundo1, com um erro associado de aproximadamente 30 milhas por segundo. Esta medição, efetuada em Annapolis ao cronometrar a viagem de um feixe de luz entre dois espelhos,estava de acordo com medições indiretas baseadas em observações astronómicas. Ainda assim, esta informação não clarificava ainda a natureza da luz. Duzentos anos antes, Newton havia sugerido que a luz consistia de pequenas partículas geradas por objetos quentes, que se propagavam a grande velocidade, refletiam noutros objetos e eram detetadas pelos nossos olhos. O arqui-inimigo de Newton, Robert Hooke, por outro lado, considerava que a luz deveria ter, à semelhança do som, um tipo de movimento ondulatório. Para considerarmos este ponto de vista, vamos rever resumidamente a natureza do som. A natureza ondulatória do som Na realidade, o som foi bastante bem compreendido pelos antigos gregos. O ponto essencial da sua interpretação é o facto de o som ser gerado pela vibração de um objeto material, tal como um sino, uma corda ou a pele de um tambor. A sua explicação era a de que a pele do tambor, por exemplo, puxa e empurra alternadamente o ar diretamente acima, enviando ondas de compressão e descompressão (conhecidas como rarefação), tal como acontece com a expansão dos círculos de ondas à superfície de um lago, provocada por uma qualquer perturbação. Ao chegarem ao ouvido, estas ondas puxam e empurram o tímpano à mesma frequência (isto é, empurram o tímpano o mesmo número de vezes por segundo) a que a fonte original vibrava, e os nervos transmitem do ouvido ao cérebro a intensidade (volume) e a frequência (altura2) do som. Há um conjunto de propriedades das ondas sonoras (na realidade de qualquer tipo de onda) que vale a pena mencionar. A primeira é a interferência 3. Este fenómeno é mais fácil de demonstrar partindo do exemplo das ondas à superfície da água. Se colocar dois dedos num recipiente com àgua, a uma distância de cerca de 30 centímetros, apenas a tocar a superficie da água, e os fizer vibrar com a mesma frequência de modo a observar a expansão de dois círculos de ondas, notará que quando as ondas se sobrepõe formam-se padrões ondulatórios complexos. O essencial é que quando as cristas das ondas de duas fontes diferentes atingem o mesmo ponto no mesmo instante, as ondas juntam esforços e à superfície da água são visíveis grandes perturbações, mas quando uma crista de onda e um ventre, de fontes diferentes, atingem o mesmo ponto ao mesmo tempo, as ondas cancelam-se mutuamente, e as perturbações à superfície da água nesse ponto serão mínimas. Pode aperceber-se deste efeito, no que toca ao som, ao tocar sempre a mesma nota musical através de colunas estéro. À medida que se move ao longo da divisão em que se encontra, notará grandes variações na intensidade (volume) do som4. É óbvio que, neste caso, as reflexões que ocorrem nas paredes da divisão tornam o padrão de interferência mais complexo. Esta grande variação no volume não é notada quando ouve música, pois numa música existem muitas frequências sonoras que sofrem alterações frequentes e estas diferentes frequências, ou notas, apresentam volumes reduzidos ou nulos em diferentes pontos da divisão. Outro aspeto que deve ser mencionado é o facto de os sons de elevadas frequências serem muito mais direcionais do que os sons de baixas 1

N. do T.: 1 milha = 1.609344 km. 186 355 milhas por segundo correspondem a 299 909 km por segundo. 2 N. do T.: Um som alto é o mesmo que um som agudo e um som baixo é o mesmo que um som grave. 3 Consulte a aplicação Tanque de Ondas, também disponível no Portal Casa das Ciências, ou clique aqui para efectuar o download da mesma. Com esta aplicação pode visualizar a propagação e interferência de ondas, tanto mecânicas como electromagnéticas. (http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=37798609&Itemid=23) 4

N. do T.: Consulte a aplicação Interferência Sonora, disponível no portal da Casa das Ciências, e que lhe permite simular o que aqui se encontra descrito, ou clique aqui para efectuar o download da mesma. Com esta aplicação pode simular diferentes padrões de interferência sonora. (http://www.casadasciencias.org/index.php?option=com_docman&task=doc_details&gid=37863148&Itemid=23)

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