Visualização de Escoamentos pelos Métodos Ópticos Shadowgraph e Schlieren

Resumo A utilizacao de experimentos e uma das formas mais eficientes para o ensino de fisica, uma vez que os alunos tornam-se mais motivados quando conceitos teoricos fundamentais sao associados a aplicacoes tecnologicas. O desenvolvimento de carros, aeronaves e foguetes, por exemplo, requer o conhecimento detalhado dos escoamentos de fluidos ao redor e no interior desses veiculos. O presente artigo descreve os fundamentos da optica geometrica em meios heterogeneos e apresenta as tecnicas opticas shadowgraph e schlieren que sao amplamente utilizadas em centros de pesquisa, universidades e empresas no estudo da aerodinâmica e dos escoamentos em geral. Esses metodos opticos sao baseados na deflexao dos raios de luz causada por variacoes na massa especifica do escoamento. O metodo schlieren-Toepler e apresentado e discutido em detalhes, derivando-se equacoes para o contraste, sensibilidade e o alinhamento optico. Uma implementacao do metodo shadowgraph direto para uso em sala de aula e demonstrada e, ao longo do artigo, sao apresentadas diversas imagens obtidas pelos metodos opticos descritos.