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Oscilador harmônico e suas aplicações

Tipos de osciladores harmônicos mais comuns

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Oscilador harmônico e suas aplicaçõesOscilador é um tipo de circuito que controla a descarga repetitiva de um sinal. Este sinal é frequentemente usado para medir dispositivos que requerem um movimento contínuo, mas que pode também ser usado para outros fins. Por exemplo, um pêndulo de um relógio representa um oscilador simples.

O pêndulo oscila para frente e para trás em um movimento constante controlado, atingindo dois pontos distintos. A borda mais distante deste balanço é quando o pêndulo tem a maior quantidade de energia potencial para ser gasta quando liberada. Quando o pêndulo está exatamente no centro do seu movimento, tem a maior quantidade de energia cinética, que é a energia usada para fazer o movimento. No entanto, o balanço de um pêndulo livre não se traduz em um movimento constante, porque em cada balanço do pêndulo, uma pequena quantidade de energia é perdida na fase de energia potencial. Por isso, um oscilador mecânico é empregado para garantir que uma pequena quantidade de energia seja adicionada a cada balanço.

Um oscilador eletrônico trabalha usando cargas elétricas para manter o movimento do oscilador constante. Essa carga é transferida de um resistor (fonte de energia) a um indutor (que mantém a carga). O indutor passa a carga para um capacitor, que libera a carga em um ritmo constante. Este tipo de configuração é chamado de circuito RLC. Em um pêndulo controlado eletronicamente, o circuito RLC irá realizar a transferência de carga em um ritmo constante, carregando o dispositivo final e colocando para baixo em um fluxo que pode ser medido.

Oscilador harmônico

Existem dois tipos principais de osciladores: harmônico e relaxamento. Os osciladores harmônicos são assim chamados, pois o tipo de sinal que desempenham é uma onda senoidal simples. Uma onda senoidal simples, quando representada graficamente, representa uma parábola equilibrada estendida em uma linha curva que vai do zênite descendo para o ápice, sem causar movimentos bruscos. Isso ocorre porque a carga é transferida gradativamente e, em seguida, removida gradualmente também. Esta oscilação harmônica é ideal para máquinas que necessitam de um tipo de movimento constante, como um pêndulo.

Oscilador harmônico variável

Osciladores harmônicos elétricos são comumente usados em relógios e circuitos de rádio por causa de sua onda senoidal harmônica. Uma carga de saída de vibração é projetada para manter o relógio na hora certa e o rádio devidamente sintonizado em um sinal de transmissão. A fim de manter uma carga de saída constante, um oscilador harmônico necessita de uma carga adequada. As duas principais características desta carga é a capacidade de tensão e a amplificação. O ampère representa a velocidade de transferência elétrica, e a tensão representa a força de imposição. Uma carga demasiadamente forte pode por o dispositivo eletrônico fora da sua função, e uma carga muito fraca resultará em um sinal que não será suficiente para operar o dispositivo. Para manter um dispositivo de oscilador harmônico funcionando corretamente é importante uma fonte de resistência garantindo uma energia estável, constante e confiante.

Um tipo de oscilador harmônico é o oscilador harmônico quântico, que incorpora os princípios da mecânica quântica para alimentar a carga. A carga é controlada por moléculas atômicas que podem se manter praticamente numa interminável onda senoidal de energia. Itens que necessitam de muita precisão, como relógios quânticos, são controlados por osciladores harmônicos quânticos.

Osciladores harmônicos podem ser acoplados para produzir uma freqüência de cargas mais complexas. Isso significa conectar múltiplos ressonadores juntos para transferir freqüências de cargas complexas que operam em diferentes freqüências de um oscilador mono harmônico. Ele pode ser necessário em instrumentos musicais eletrônicos que quando tocados operam sobre diferentes condições. Os osciladores harmônicos amortecidos produzem um uma força contraria que fará o movimento ir parando gradualmente. Isto resulta em uma onda senoidal simples que acaba finalmente em um nível neutro. Esse tipo de resultado é importante para aplicações em que o oscilador não é necessário para realizar uma ação longa.

Flávio Saraiva

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