Relatório de ondas e temodinâmica

[pic 1]

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO

CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE PAU DOS FERROS

DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ONDAS E TERMODINÂMICA

Professor:  José Wagner Cavalcanti Silva 

Turma: 01

INTERFERÊNCIA DE ONDAS E MODOS NORMAIS – ONDAS NA CORDA

Componentes:        Jeyquisson Thauan Da Fonseca Lima

                          Davi Emmanuel de Lima Rodrigues

                          Tiago Fernandes Lopes

                          Elias de Souza Feitosa Neto

                          Walter Bandeira Lucas Neto

Pau dos Ferros/RN

03/07/2019

1. OBJETIVO

Observar e verificar as relações que existem entre frequência e comprimento de onda, quando são geradas ondas estacionárias, assim como estimar sua velocidade de propagação.

1. ABORDAGEM TEÓRICA

As ondas mecânicas fazem parte dos tipos de onda que constituem o chamado movimento ondulatório, que como o próprio nome já pressupõe, estuda os movimentos referentes as ondas, sejam elas: mecânicas, eletromagnéticas ou ondas de matéria.

O conceito de onda é definido como uma perturbação que se propaga através do espaço. Para ondas mecânicas, é necessário que haja um meio para que essas ondas se propaguem, o que as difere das ondas eletromagnéticas, que por sua vez, não precisam de um meio material para que sua propagação ocorra.

Considerando a propagação de ondas em uma corda (nosso objeto de estudo) podemos imaginar que se produzirmos um movimento com a mão na direção vertical, iremos notar a propagação pela corda (imagem 1). Tal propagação é também chamada de pulso, que é uma reprodução do movimento da mão pelos pontos da corda (Blaidi Sant’Anna et al. 2013)

[pic 2]

Imagem 1: Denota a propagação de uma onda em uma corda

Podemos classificar esse tipo de onda como transversal, já que as partículas da corda oscilam perpendicularmente a sua direção de propagação. A velocidade das ondas em cordas podem ser medidas através de uma relação entre sua tração (ou tensão) T e a massa específica linear µ

                                                V =                                            Eq. 1[pic 3]

Contudo, se pensarmos em um pulso produzido em uma corda que tem suas duas extremidades fixas notaremos que a onda será refletida, de forma que as ondas refletidas interferirão construtiva ou destrutivamente com as ondas produzidas na primeira extremidade, podendo formar uma onda estacionária, se, as ondas refletidas estiverem em fase com as ondas produzidas.

Para calcular a velocidade das ondas em gerais, utilizamos a seguinte equação:

                                                                                          Eq. 2[pic 4]

[pic 5]

Imagem 2: Aparato composto por uma fonte que gera ondas estacionárias. A onda gerada na corda do suporte esquerdo em relação à fonte possui um harmônico e a da direta, três.

 A equação que relaciona comprimento de onda, número de harmônicos e o comprimento da onda é dada por

                                                                         Eq. 3[pic 6]

Na teoria é possível encontrar a o comprimento de onda através da seguinte equação:

                                                                             Eq. 4[pic 7]

1. MATERIAIS

• Corda elástica;
• Régua ou trena;
• Tripé para sustentação;
• Dinamômetro;
• Gerador de pulsos para vários tipos de frequência;

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O sistema deve ser montado semelhante ao da imagem 2. Cada componente deverá ser identificado previamente as medições. É necessário que o cordão sofra uma vibração em uma frequência exata para que apareça a onda estacionária,  ou seja, é esta frequência em que a haste de vibração entra em ressonância com a corda.

Com o sistema em funcionamento para uma determinada frequência, comprimento e tensão, deve-se localizar os nós e antinodos da onda estacionária que se formou. Deve, também, tentar-se obter o maior quantidade de nós visíveis, tomando nota de tal valor encontrado. Segurando de forma firme um dos nós, observe o que ocorre e em seguida, desligua-se o gerador.

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após o fim do experimento, obtivemos os seguintes resultados:

Harmônicos(n)	n1	n2	n3	n4	n5	n6	Média
Comprimento de onda(m)*	-	0,64	0,44	0,31	0,27	0,23	0,378
Frequência(Hz)	-	33	50	65	84	101	66,6
Velocidade(m/s)*	-	21,12	22	20,15	22,68	23	21,79

*A velocidade foi obtida a partir da equação 1 e o comprimento de onda a partir da equação 4.

Para calcular o valor da densidade da corda manipulou-se a equação 1 da seguinte forma:

V =  [pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

                                                        Eq.5[pic 12]

A partir disso, utilizando a média das velocidades, obtivemos: