Com a proximidade do Rock in Rio, música, instrumentos e muita energia voltam ao centro das atenções. Mas, para a engenheira e mestranda Laura Lima, do Programa de Engenharia Mecânica (PEM) da Coppe/UFRJ, a relação entre música e energia vai além do sentido figurado: sua pesquisa investiga quanta energia existe na vibração das cordas de uma guitarra e como ela pode ser convertida em energia elétrica.
O estudo está inserido no campo conhecido como colheita de energia mecânica (energy harvesting), que busca aproveitar pequenas quantidades de energia presentes em movimentos e vibrações que normalmente seriam dissipadas. Essa energia pode, por exemplo, ser convertida para utilização por sensores e outros dispositivos eletrônicos.
A pesquisa de Laura começou ainda durante a graduação e teve como ponto de partida um dos instrumentos mais presentes nos grandes festivais: a guitarra. No Centro de Mecânica Não-Linear (Mecanon), do PEM, a pesquisadora desenvolveu um modelo matemático e computacional para analisar a energia envolvida na vibração das cordas e sua transformação em sinais elétricos.
Nos instrumentos elétricos, os captadores convertem a vibração mecânica das cordas em um sinal elétrico, posteriormente enviado ao amplificador e transformado novamente em som. A pesquisa buscou observar esse processo sob outra perspectiva: quanta energia está envolvida nessa transformação?
“A ideia é explorar a energia disponível para transmitir ou amplificar o som. Para isso, usei um modelo matemático para descrever o problema e investigar as potências transmitidas por diferentes músicas”, explica Laura.
As simulações consideraram as frequências e amplitudes produzidas pelas notas musicais e permitiram comparar as potências associadas a diferentes estilos.
Da guitarra aos números
Para representar o funcionamento do instrumento, o modelo considerou seis cordas, 22 casas e 138 notas diferentes. A pesquisa comparou cinco estilos musicais: pop lento, rock leve, pop animado, blues e rock pesado.
As análises avaliaram potências médias, mínimas e máximas associadas às músicas, além das correntes elétricas médias geradas e de sua relação com a corrente necessária para alimentar um amplificador.
Os resultados indicaram diferenças de acordo com as características das músicas analisadas. Nas simulações, rock pesado e blues apresentaram frequências próximas de 600 Hz, enquanto as músicas pop chegaram a aproximadamente 500 Hz. Segundo a pesquisadora, os solos de guitarra ajudam a explicar essa diferença.
“Tendo em vista que altas frequências são associadas a sons mais agudos, e que sons graves possuem baixas frequências, estimamos que quanto mais aguda for a música, maiores serão as frequências e, consequentemente, maiores serão as potências energéticas associadas”, afirma.
Pesquisa avança para novos instrumentos
Os resultados obtidos até agora ainda não foram testados em uma aplicação prática. No mestrado, Laura pretende aprofundar a investigação sob orientação do professor Marcelo Savi, do PEM e coordenador do Mecanon.
Uma das próximas etapas é ampliar os estudos para outros instrumentos musicais, avaliados individualmente ou em conjunto. A perspectiva abre espaço para investigar até que ponto as vibrações presentes na música poderiam contribuir para a autonomia energética de determinados sistemas eletrônicos.
Em grandes eventos musicais, por exemplo, a pesquisa poderá ajudar a compreender se fontes alternativas, incluindo a energia proveniente das vibrações dos próprios instrumentos, poderiam ser aproveitadas em equipamentos e sistemas utilizados durante as apresentações.
A colheita de energia mecânica já é investigada pela engenharia em aplicações envolvendo sensores, dispositivos eletrônicos e sistemas de transporte. Na pesquisa desenvolvida no PEM, porém, a música oferece um novo campo para explorar esse princípio.
Enquanto milhares de pessoas se preparam para vibrar ao som das guitarras no Rock in Rio, a pesquisa da Coppe/UFRJ investiga quanta energia pode existir nas próprias cordas que fazem o público vibrar.
Fonte: COPPE
