{"id":65419,"date":"2016-07-18T19:08:24","date_gmt":"2016-07-18T19:08:24","guid":{"rendered":"http:\/\/cms.portalsaofrancisco.com.br\/?p=65419"},"modified":"2016-07-19T12:54:23","modified_gmt":"2016-07-19T12:54:23","slug":"ondas-de-choque","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/ondas-de-choque","title":{"rendered":"Ondas de Choque"},"content":{"rendered":"

As ondas de choqu<\/strong>e s\u00e3o ondas mec\u00e2nicas com freq\u00fc\u00eancia e densidade de energia altas, comuns na natureza, mas que acabam por parecer algo confuso e complicado principalmente devido \u00e0 f\u00edsica que as engloba.<\/p>\n

Buscamos com este experimento tornar conceitos como estes mais familiares principalmente para o aluno do ensino m\u00e9dio e mostrar que com materiais simples \u00e9 poss\u00edvel visualizar estes acontecimentos na pr\u00e1tica.<\/p>\n

INTRODU\u00c7\u00c3O<\/h4>\n

Um avi\u00e3o supers\u00f4nico gera uma onda de choque em tr\u00eas dimens\u00f5es. J\u00e1 num bote, o motor ao \u0093rasgar\u0094 as \u00e1guas gera uma onda na proa em duas dimens\u00f5es. Assim, quando ondas esf\u00e9ricas se superp\u00f5em formando um cone, gera-se uma onda de choque.<\/p>\n

Quando o cone de ar comprimido que se forma ap\u00f3s a passagem de um avi\u00e3o supers\u00f4nico chega a um observador em terra, este escuta um violento barulho conhecido como estampido s\u00f4nico. Este barulho ocorre, pois as ondas de ar s\u00e3o mais r\u00e1pidas que a velocidade do som.<\/p>\n

O som se propaga atrav\u00e9s do ar com uma velocidade pequena comparada a velocidade da luz pelo fato de as mol\u00e9culas que se movimentam terem que se chocar umas com as outras a fim de propagar a onda longitudinal de press\u00e3o. A luz se propaga na velocidade de 300.000 km por segundo enquanto que as ondas sonoras circulam no ar \u00e0 raz\u00e3o de 340,9 metros por segundo.<\/p>\n

Em dias quentes o som se propaga com mais velocidade que em dias frios pelo fato de o ar quente ser mais denso que o frio. <\/p>\n

As ondas geradas pelo movimento de objetos nunca se propagam diante deles e sim, para tr\u00e1s j\u00e1 que o objeto se move igual ou mais r\u00e1pido do que elas. <\/p>\n

Na passagem da frente da onda de choque o meio sofre uma varia\u00e7\u00e3o abrupta na press\u00e3o, densidade e temperatura<\/p>\n

Uma onda de choque pode produzir em determinadas circunst\u00e2ncias condensa\u00e7\u00e3o do vapor de \u00e1gua do ar (a r\u00e1pida compress\u00e3o e descompress\u00e3o do meio acaba por esfri\u00e1-lo, condensando assim o vapor d\u0092\u00e1gua) formando com isto uma borbulha depois do objeto. Assim, a enorme nuvem que se forma quando um avi\u00e3o ultrapassa a barreira do som \u00e9 provocada pela onda de som que, ao avan\u00e7ar, comprime a umidade do ar, como visto anteriormente. Esta nuvem recebe o nome de \u0093cone de Mach\u0094. <\/p>\n

Durante a \u00faltima Guerra Mundial, foi observado que marinheiros nadadores, os quais foram expostos a explos\u00f5es de bombas, apresentavam-se intactos externamente, por\u00e9m, em seus tecidos internos apareciam sinais de regenera\u00e7\u00e3o celular ou leve trauma, o que foi atribu\u00eddo \u00e0s ondas de choque propagadas dentro da \u00e1gua, desencadeadas por estas explos\u00f5es. Assim, surgiu, rapidamente, o interesse pelos efeitos biol\u00f3gicos e uso m\u00e9dico destas ondas. Hoje em dia as ondas de choque s\u00e3o utilizadas, por exemplo, na urologia para destruir c\u00e1lculos renais e no tratamento de tendinites. Isto mostra que este n\u00e3o \u00e9 um assunto apenas restrito \u00e0 f\u00edsica e sim, que j\u00e1 foi englobado na vida cotidiana sem que nos d\u00e9ssemos conta disto. <\/p>\n

DESCRI\u00c7\u00c3O DO EXPERIMENTO<\/h4>\n

Vamos imaginar uma onda viajando em um meio compressivo com uma velocidade c (velocidade do som no meio) dada por: <\/strong><\/p>\n

\"Ondas<\/strong><\/p>\n

onde y \u00e9 a raz\u00e3o dos calores espec\u00edficos, P \u00e9 a press\u00e3o, R \u00e9 a constante universal dos gases e T \u00e9 a temperatura<\/p>\n

No lugar onde a onda estiver passando a press\u00e3o ser\u00e1 um pouco maior que na regi\u00e3o n\u00e3o perturbada de acordo com a teoria de propaga\u00e7\u00e3o ac\u00fastica em meio compressivo. Se colocarmos uma outra onda para viajar logo atr\u00e1s da frente da primeira, esta estar\u00e1 viajando em uma regi\u00e3o de maior press\u00e3o, portando com velocidade c1>c. <\/p>\n

Se formos acrescentando ondas, teremos c<c1<c2<c3 e, se tivermos algum fluxo de part\u00edculas, com o passar do tempo uma frente de onda vai alcan\u00e7ando a outra at\u00e9 formar uma onda com velocidade de grupo maior que a do som no meio. Esta onda \u00e9 chamada onda de choque. <\/p>\n

Em condi\u00e7\u00f5es ideais, a frente da onda de choque n\u00e3o muda sua forma com o passar do tempo. Mas, como nem sempre \u00e9 poss\u00edvel manter o sistema em condi\u00e7\u00f5es ideais, a onda de choque acaba decaindo rapidamente com a dist\u00e2ncia, mudando gradualmente a uma onda sonora.<\/p>\n

Um dos m\u00e9todos de produzir uma onda de choque experimentalmente \u00e9 atrav\u00e9s de um tubo de onda de choque. Este consiste basicamente de um cilindro r\u00edgido dividido em duas partes por meio de um diafragma colocado perpendicularmente ao eixo, no qual iremos colocar um c\u00edrculo cortado de uma folha de papel alum\u00ednio.<\/p>\n

Os c\u00edrculos de alum\u00ednio que ser\u00e3o utilizados no diafragma foram obtidos de tampas de marmitex. <\/p>\n

Estas folhas de alum\u00ednio proporcionar\u00e3o uma diferen\u00e7a de press\u00e3o entre as duas partes do tubo, onde a regi\u00e3o de alta press\u00e3o \u00e9 conhecida como c\u00e2mara de compress\u00e3o e a de baixa press\u00e3o como c\u00e2mara de expans\u00e3o.<\/p>\n

Para este experimento, o tubo de onda de choque foi feito em 2 segmentos, um de alum\u00ednio e o outro de lat\u00e3o, como mostra a figura seguinte:<\/strong><\/p>\n

\"Ondas
\n E squema do tubo de onda de choque. <\/strong><\/p>\n

A inje\u00e7\u00e3o do g\u00e1s ser\u00e1 feita atrav\u00e9s de um orif\u00edcio de 1mm de di\u00e2metro existente na parte final da c\u00e2mara de compress\u00e3o.<\/p>\n

A c\u00e2mara de compress\u00e3o ter\u00e1 sua press\u00e3o aumentada com a introdu\u00e7\u00e3o do g\u00e1s enquanto a c\u00e2mara de expans\u00e3o ser\u00e1 deixada \u00e0 press\u00e3o atmosf\u00e9rica.<\/p>\n

A press\u00e3o na c\u00e2mara de compress\u00e3o tende a aumentar at\u00e9 que romper o diafragma. Neste ponto a press\u00e3o tende a se igualar nas duas c\u00e2maras por meio de uma onda de choque viajando para dentro da c\u00e2mara de expans\u00e3o, e uma onda de rarefa\u00e7\u00e3o viajando para dentro da c\u00e2mara de compress\u00e3o. <\/p>\n

Foram introduzidos no final da c\u00e2mara de expans\u00e3o e ligados a um oscilosc\u00f3pio tipo Tektronix TDS220 dois dos chamados PZTs (que est\u00e1 explicado mais detalhadamente abaixo). Estes detectam a passagem da onda de choque em tempos diferentes. Logo, a onda passar\u00e1 pelo primeiro PZT e em seguida pelo segundo. O tempo gasto pelo sinal para ir do primeiro at\u00e9 o segundo PZT define o tempo \u00fatil para medi\u00e7\u00e3o da velocidade da onda de choque e, conseq\u00fcentemente da velocidade do som j\u00e1 que \u00e9 conhecida a dist\u00e2ncia entre estes dois PZTs.<\/p>\n

Neste experimento foi utilizado um PZT de tipo cer\u00e2mico.<\/p>\n

As dimens\u00f5es do tubo de onda de choque s\u00e3o: 60,0 cm de comprimento e 5,6 cm de di\u00e2metro. A dist\u00e2ncia entre os dois PZTs \u00e9 de 3,0 cm.<\/p>\n

TEORIA<\/h4>\n

As equa\u00e7\u00f5es que descrevem a onda de choque segundo [7] s\u00e3o:<\/strong><\/p>\n

\"Ondas<\/strong><\/p>\n

onde: <\/strong><\/p>\n

\n

P1<\/strong> \u2013 press\u00e3o atr\u00e1s da onda de choque
\nP0<\/strong> \u2013 press\u00e3o do meio n\u00e3o perturbado
\n\u00b5<\/strong> \u2013 velocidade do fluxo atr\u00e1s da onda de choque
\nc0<\/strong> \u2013 velocidade do som no meio n\u00e3o perturbado
\nT1<\/strong> \u2013 temperatura atr\u00e1s da onda de choque
\nT0<\/strong> \u2013 temperatura no meio n\u00e3o perturbado
\nu<\/strong> \u2013 velocidade da onda de choque
\nM <\/strong>\u2013 n\u00famero de Mach, M=U\/c0 <\/p>\n<\/blockquote>\n

Cer\u00e2micas piezoel\u00e9tricas<\/h4>\n

Certos cristais diel\u00e9tricos como quartzo, podem ser polarizados n\u00e3o somente quando um campo el\u00e9trico externo \u00e9 aplicado, mas tamb\u00e9m quando sujeitos a uma compress\u00e3o mec\u00e2nica. Neste caso a polariza\u00e7\u00e3o \u00e9 conhecida como efeito piezoel\u00e9trico, ou seja, podemos gerar eletricidade se uma press\u00e3o for aplicada neste material. <\/p>\n

Atualmente estes materiais s\u00e3o conhecidos como PZT e correspondem a solu\u00e7\u00f5es s\u00f3lidas de titanato de chumbo (PbTiO3) ou zirconato de chumbo (PbZrO3). Para tornar o PZT um material com propriedades piezoel\u00e9tricas \u00e9 preciso submet\u00ea-lo a um campo el\u00e9trico com polariza\u00e7\u00e3o da ordem de 4 MV\/m a uma temperatura de 200\u00b0C por cerca de 1 hora. <\/p>\n

Este tipo de material pode ser facilmente encontrado em acendedores manuais para fog\u00f5es geralmente chamados de \u0093magiclick\u0094.<\/p>\n

A constante diel\u00e9trica do PZT \u00e9:<\/strong><\/p>\n

\"Ondas<\/strong><\/p>\n

Sendo a capacit\u00e2ncia dada por:<\/strong><\/p>\n

\"Ondas<\/strong><\/p>\n

onde A \u00e9 a \u00e1rea do PZT e L \u00e9 o seu comprimento.<\/p>\n

Vamos supor, neste caso, A= 1,3×10 -5 m2 e L= 0,9×10 -3 m. Logo, a capacit\u00e2ncia ser\u00e1: <\/p>\n

C = 2,17×10 -10 farad. <\/p>\n

CONCLUS\u00c3O<\/h4>\n

Contudo, conseguimos obter valores bem pr\u00f3ximos aos valores conhecidos das velocidades das ondas de choque e sonora..<\/p>\n

Vimos que a diferen\u00e7a na espessura das folhas de alum\u00ednio contribui para que o diafragma demore mais ou menos para se romper e com isto os valores das velocidades variem para mais ou menos de acordo com a press\u00e3o exercida.<\/p>\n

As diferen\u00e7as nos valores obtidos tamb\u00e9m podem ter variado devido ao fato j\u00e1 citado anteriormente que as ondas sonoras variam com a temperatura e, como os experimentos foram realizados em diversos dias com certeza este fato influenciou. <\/p>\n

Com este experimento foi poss\u00edvel mostrar as ondas de choque e a velocidade supers\u00f4nica com era esperado.<\/p>\n

Portanto, conclu\u00edmos que um experimento relativamente simples como este \u00e9 capaz de tornar familiar n\u00e3o s\u00f3 ao aluno do ensino m\u00e9dio, conceitos f\u00edsicos que est\u00e3o presentes no nosso dia a dia e que nem nos damos conta.<\/p>\n

Conclu\u00edmos tamb\u00e9m que o experimento foi realizado com sucesso e que os resultados esperados foram obtidos.<\/p>\n

BIBLIOGRAFIA<\/h4>\n

[1] http:\/\/www.angelfire.com\/empire\/seigfrid\/Ondasdechoque.html;
\n [2] http:\/\/www.junior.te.pt\/servlets\/Bairro;
\n [3] http:\/\/www-sbf.if.usp.br\/rbef\/Vol25\/v25_74.pdf;
\n [4] www.devicelink.com\/company98\/category\/Electronic_Components;
\n [5] www.darpa.mil\/dso\/thrust\/matdev\/chap\/briefings\/Hackenberger2.pdf;
\n [6] W.P.Mason \u2013 \u201cPiezoelectric Crystals and Their Application to Ultrasonics\u201d;
\n [7] Tese: \u201cConstru\u00e7\u00e3o e utiliza\u00e7\u00e3o de uma sonda de press\u00e3o em plasma\u201d.
\n [8] J.K.Wright \u2013 \u201cShock Tubes\u201d, John Wiley & Sons;
\n [9] R.H.Sabersky, A.J. Acosta and E.G.Houptman \u2013 \u201cFluid Flow; <\/p>\n

Fonte: www.ifi.unicamp.br<\/p>\n

Ondas de Choque<\/h6>\n

\n

Utilizada para Tratamento<\/h4>\n

As ondas de choque<\/strong> s\u00e3o ondas ac\u00fasticas de alta energia geradas por uma tecnologia especial. <\/p>\n

Estas ondas s\u00e3o focadas somente na regi\u00e3o a ser tratada, fazendo com que haja libera\u00e7\u00e3o de subst\u00e2ncias analg\u00e9sicas, quebra de dep\u00f3sitos calcificados e a forma\u00e7\u00e3o de uma nova vasculariza\u00e7\u00e3o. <\/p>\n

A Terapia por Ondas de Choque foi originariamente desenvolvida para o tratamento de c\u00e1lculos renais (litotripsia). Desde 1991, vem sendo utilizada na ortopedia (ortotripsia) para desintegra\u00e7\u00e3o de calcifica\u00e7\u00f5es e desinflama\u00e7\u00f5es de tend\u00f5es pr\u00f3ximos \u00e0s inser\u00e7\u00f5es \u00f3sseas.<\/p>\n

A HMT, empresa su\u00ed\u00e7a, desenvolveu um equipamento especialmente projetado e dedicado \u00e0s aplica\u00e7\u00f5es ortop\u00e9dicas, denominado Reflectron.<\/p>\n

Indica\u00e7\u00f5es<\/h4>\n

Pacientes com calcifica\u00e7\u00f5es e tendinites cr\u00f4nicas em \u00e1reas pr\u00f3ximas a inser\u00e7\u00f5es de tend\u00f5es que n\u00e3o tenham obtido resultados satisfat\u00f3rios aos tratamentos habituais.<\/p>\n

Espor\u00e3o de Calc\u00e2neo
\n Fascite Plantar
\n Tendinite do Ombro
\n Tendinite Calcificada do Ombro
\n Epicondilite (cotovelo de tenista e de golfista)
\n Bursite Trocant\u00e9rica do Quadril
\n Tendinite do Aquiles
\n Tendinite Patelar<\/p>\n

O Tratamento<\/h4>\n

O tratamento \u00e9 realizado em consult\u00f3rio, por um m\u00e9dico treinado e capacitado e leva de 20 a 30 minutos.<\/p>\n

Alguns pacientes necessitam de anestesia local e podem voltar \u00e0s suas atividades normais no dia seguinte. Por\u00e9m, atividades que exijam uma for\u00e7a excessiva devem ser restringidas durante a primeira semana ap\u00f3s o tratamento.<\/p>\n

O tratamento pode ser feito em uma ou tr\u00eas aplica\u00e7\u00f5es conforme a indica\u00e7\u00e3o m\u00e9dica. Com a Terapia por Ondas de Choque podemos obter de 65% at\u00e9 85% de bons resultados. Estes \u00edndices s\u00e3o atingidos em 90% dos casos com apenas uma aplica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Ap\u00f3s o Tratamento<\/h4>\n

O local da aplica\u00e7\u00e3o poder\u00e1 ficar inchado, dolorido e arroxeado (hematoma). O paciente dever\u00e1 utilizar aplica\u00e7\u00f5es com bolsa de gelo, 6 vezes ao dia, durante 2 a 3 dias ap\u00f3s o tratamento. Os efeitos no local da aplica\u00e7\u00e3o desaparecem nos primeiros dias.<\/p>\n

Logo ap\u00f3s o tratamento, pode ocorrer um aumento da dor. O uso de acetaminofen 750 mg \u00e9 indicado nestes casos.<\/p>\n

Fonte: www.ortosom.com.br<\/p>\n

Ondas de Choque<\/h6>\n

Utilizada para Tratamento<\/h4>\n

As ondas de choque<\/strong> s\u00e3o ondas ac\u00fasticas de alta energia. A aplica\u00e7\u00e3o das ondas de choque na Medicina come\u00e7ou h\u00e1 pouco mais de 30 anos no tratamento de c\u00e1lculos renais atrav\u00e9s do uso de equipamentos litotripsores. H\u00e1 cerca de 12 anos, a terapia vem sendo utilizada em doen\u00e7as ortop\u00e9dicas cr\u00f4nicas com excelentes resultados.<\/p>\n

Atrav\u00e9s do aperfei\u00e7oamento tecnol\u00f3gico e de pesquisas, foram desenvolvidos equipamentos espec\u00edficos para o uso das Ondas de Choque na \u00e1rea da Ortopedia. Entre esses equipamentos destacam-se o Ossatron, o Reflectron e o Evotron, fabricados pela empresa Su\u00ed\u00e7a TRT. S\u00e3o equipamentos de alta performance e de praticidade em seu manuseio.<\/p>\n

O tratamento por ondas de choque extracorp\u00f3rea est\u00e1 indicado para pacientes com problemas cr\u00f4nicos, que j\u00e1 tenham se submetido aos tratamentos convencionais como medica\u00e7\u00e3o, fisioterapia etc. <\/p>\n

\u00c9 indicado em casos de:<\/strong><\/p>\n

\n

Tendinite Calc\u00e1rea de ombro
\n Epicondilite de cotovelo
\n Fascite plantar com ou sem espor\u00e3o de calc\u00e2neo
\n Tendinite posterior do calcaneo
\n Bursite Trocant\u00e9rica
\n Tendinite Patelar
\n Retardo de consolida\u00e7\u00e3o de fraturas
\n Pseudoartroses <\/p>\n<\/blockquote>\n

Fonte: www.iafe.com.br<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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