Relatorio Fisica Ondas Estacionárias Unidimensionais

Ondas estacionárias unidimensionais

LABORATÓRIO DE física II

Aluno: Lucas Salgado Grossi

Curso: Engenharia de Produção | 5º Período | Noite

Data: 18/05/2018

Professor: Adriano Rodrigues Menezes

Laboratório PUC Minas  

Campus praça da liberdade

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OBJETIVO

Utilizar medições dos harmônicos para poder analisar a relação entre a força de tração na corda e o comprimento de onda da onda estacionária.

Introdução

Tendo como base de que uma onda é uma perturbação ou ocilação que se propaga em um material, sem que haja um transporte de materia e sim apenas de energia, o experrimento irá tratar de ondas estacionárias unidimensionais, ou seja, a onda sendo propagada em um fio (no caso será uma corda) e que possue um padrão de vibração estacionário.

Para efetuar o experimento considere uma corda esticada, na horizontal, presa a dois apoios, após isso produzir uma onda com determinadas frequências até estabilizar a corda em alguns harmonicos, tendo cada um deles uma quantidade de nós e antinós visíveis. Esses harmônicos estão representados pela imagem a seguir.      

[pic 1]

Nesse sistema é possível observar a frequência, o comprimento da onda e a velocidade de propagação.

Em uma onda é possível perceber um ponto mais alto (crista) e um ponto mais baixo (vale), sendo a distancia entre os dois o comprimento de onda(λ) e a amplitude sendo a altura de uma crista. Podendo ser representado pela equação:    λ= 2 π/k

A frequência (F) é a taxa de variação da onda no tempo, representado pela fórmula: F = 1/t

A velocidade de propagação é definida como a distancia que a onda percorre num tempo determinado, que é determinada pelas características do meio, sendo este fator uma constante (sendo nesse experimento a densidade linear da corda). Representado pela equação: V = f * λ

 
   

DESENVOLVIMENTO

Materiais

• Dinamômetro
• Corda
• Haste regulável com suporte para dinamômetro
• Gerador elétrico de ondas estacionárias
• Trena

MÉTODOS

Iniciamos o experimento montando o equipamento, ligando a corda ao dinamômetro e ao gerador de ondas sobre a haste.

Em seguida, foi aplicada uma força de tração na corda de 0,30 N e ligado o equipamento, deixando o sistema estabilizar a uma frequência média.

Após isso ajustamos com cuidado o dinamômetro na vertical até que se chegasse no primeiro harmônico e anotamos os resultados da força de tração e do comprimento de onda, utilizando uma trena para medir, e repetimos esses procedimentos para o segundo, terceiro e quarto harmônicos.

Depois construímos 2 gráficos no software Scidavis, um utilizando a tração (T) pelo comprimento de onda (λ) e o outro gráfico tivemos que usar a fórmula T = f².μ.λ² para linearizar a equação e fizemos a tração (T) pelo comprimento de onda ao quadrado (λ²).

RESULTADOS E ANÁLISES

Com os dados obtidos pudemos construir as “Tabela 1 “ a seguir.

Harmônico	Nós	Antinós	T (N)	λ (m)	λ ² (m²)
1°	2	1	0,50	1,04	1,08
2°	3	2	0,15	0,52	0,27
3°	4	3	0,05	0,35	0,12
4°	5	4	0,02	0,27	0,07

• Tabela 1: Dados obtidos pelos procedimentos descritos.

Na Tabela 1, é possível analisar os dados da tração (N) e do comprimento de onda (m) para os harmônicos 1, 2, 3 e 4, sabendo-se pela teoria a quantidade de nós e antinós em cada uma das medidas.

Após obter todos esses dados foram construídos o “Gráfico 1” e o “Gráfico 2 a seguir.

[pic 2]

        

• Gráfico 1: Dados obtidos com o utilizando a tração e o comprimento de onda.

[pic 3]

• Gráfico 02: Dados obtidos linearizando a equação encontrada.

Através dos gráficos foi possível utilizar uma função do programa e encontrar a densidade linear da corda, após linearizar a equação.

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