Um ressonador de Helmholtz é simplesmente uma cavidade de volume V (contendo um gás), com um gargalo de área A e de comprimento L. Quando se aplica um sopro transversal ao gargalo, produz-se um som. A idéia fundamental é que, se o comprimento de onda deste som é muito superior às dimensões V1/3, A1/2 e L, todo o gás no gargalo move-se como um bloco de massa m (como num sistema massa-mola, onde a “mola” é proporcionada pelo gás no interior da cavidade) segundo um movimento oscilatório, que é acompanhado de uma oscilação na pressão (uma sequência de compressões e rarefações) do gás no interior da cavidade. Oscilações com um valor particular de frequência f=(vS/(2Pi))[A/(VL)]1/2 (onde vS é a velocidade do som) são amplificadas[1].

História

Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz (1821-1894), foi um cientista e filósofo alemão que deu contribuições fundamentais à eletrodinâmica, óptica, fisiologia, matemática e meteorologia. No campo da eletrodinâmica, Helmholtz tentou descrever todos os fenômenos eletromagnéticos a partir de um conjunto mínimo de princípios matemáticos, com fundamento nas propriedades mecânicas do “ether” (conceito mais tarde derrubado pela teoria relatividade de Einstein), que permearia todo o espaço. No campo da fisiologia, Helmholtz empreendeu grande esforço no sentido de compreender os mecanismos sensoriais da visão e da audição humanas. Em seu clássico On the Sensation of Tone As a Physiological Basis for the Theory of Music (1863), Helmholtz tentou desvendar o caminho das sensações através dos nervos sensoriais e das estruturas anatômicas (do ouvido) até o cérebro, com o propósito de alcançar uma compreensão completa do mecanismo de sensação do som[2]. Na obra supracitada[3], uma discussão sobre a produção de som por cavidades ressonantes pode ser encontrada.

Bibliografia e Referências

1. Joe Wolfe, Helmholtz Ressonators, University of South Wales (phys.unsw.edu.au/jw).
Veja, em particular, Helmholtz Resonance.

2. Encyclopaedia Britannica Online Academic Edition (britannica.com).
Veja, em particular, Hermann von Helmholtz.

3. Hermann Helmholtz, On the Sensations of Tone as a Physiological Basis for the Theory of Music (1895).
Veja, em particular, o capítulo
Analysis of Musical Tones by Sympathetic Resonance (pp 36-49),
onde a produção de som por cavidades ressonantes é discutida.

4. Thomas B. Greenslade, Jr., Instruments for Natural Philosophy, Kenyon College.
Veja, em particular, Helmholtz Resonator
(http://physics.kenyon.edu/EarlyApparatus/Rudolf_Koenig_Apparatus/Helmholtz_Resonator/Helmholtz_Resonator.html).

5. Whipple Museum of the History of Science, University of Cambridge (hps.cam.ac.uk).
Veja, em particular, Helmholtz resonators: tools for the analysis of sound.

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