As Ondas Transfersais em Uma Corda

Universidade federal do maranhão – ufma

centro de ciências exatas e tecnologia – ccet

departamento de física

doscente: Dr. JoÃO VICTOR

DISCENTE: REBECA PRASERES;

física experimental ii

prática iii – ondas transfersais em uma corda

prática referente ao dia:19/04/23

                                                         são luís-ma

1. introdução

¹A onda é definida como um movimento que ocorre por meio de pulsos, os quais tiram o meio material (geralmente um fio, uma corda) do repouso e propagam-na até a extremidade do meio. Como as ondas transportam energia, podem se propagar facilmente no vácuo e são classificadas de acordo com sua natureza, direções de propagação e vibração.

Em relação à natureza das ondas, podem ser denominadas de mecânicas (necessitam de um meio para se propagar) ou eletromagnéticas (campos elétricos e magnéticos); podem ser unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais, além de, em relação à direção de vibração, serem longitudinais ou transversais.  As ondas longitudinais apresentam vibrações paralelas a direção de propagação, como as ondas sonoras. As ondas transversais, por outro lado, são ondas que apresentam vibrações com ângulo de 90° em relação a direção de propagação (perpendiculares), como as ondas que se propagam em uma corda, semelhante aos experimentos feitos.

                ²[pic 1]

                                                               Figura 1:Onda transversal

As ondas apresentam uma estrutura básica, com a presença de cristas (pontos altos dos pulsos) e vales (pontos baixos dos pulsos). No movimento harmônico simples na corda, uma onda estacionária é formada (se a corda estiver devidamente esticada e presa em ambas as extremidades). A propagação constante de ondas nessa corda provoca o encontro simultâneo de ondas refletidas e incidentes, o que gera visualmente os nós (pontos que permanecem fixos na onda estacionária, não se movendo como os demais).

                               ³[pic 2][pic 3]

Toda onda apresenta propriedades definidas e próprias de suas características. A frequência delimita o número de oscilações completas a cada segundo; o comprimento de onda é a distância entre duas cristas, dois vales ou dois nós; a amplitude representa a distância entre uma crista e um vale e vice-versa; o período indica a faixa de tempo de uma oscilação completa.

        ¹[pic 4][pic 5]

Considerando o comprimento L da corda, na equação [1]:

 

¹𝐿 = 𝑛  𝜆[pic 6]

Com n sendo o número de segmentos da corda e 𝜆 o comprimento de onda.

Considerando a velocidade de uma onda qualquer temos na equação [2]:

²𝑣 = 𝜆f

Pode-se rescrever, substituindo:

³v=f[pic 7]

Tendo em vista a densidade da corda ( e a tensão (, a velocidade também pode ser calculada pela equação [4]:[pic 8][pic 9]

4[pic 10]

1. objetivos

Objetivo geral: Observar o comportamento da onda estacionária e a influência que apresenta na frequência, comprimento de onda e velocidade.

Objetivo específico: Observar a interferência da mudança de variáveis como a frequência e a tensão da corda nas equações de onda e no comportamento da corda transversal.

1. materiais e métodos

Os materiais utilizados estão descritos na tabela [1] a seguir:

[pic 11]

MATERIAIS

Corda

Gerador de pulsos

Dinamômetro

Tripé

Régua

Cronômetro digital

  tabela [1]: materiais utilizados na prática[pic 12]

A metodologia foi dividida em duas fases:

1°Obtenção da frequência e comprimento do harmônico em dado comprimento L da corda e  de tensão:[pic 13]

• Obter a frequência e comprimento do harmônico para três harmônicos n distintos e definidos;
• Repetir o experimento, dessa vez modificando a tensão da corda. Três medidas de frequência e comprimento harmônico devem ser obtidos com os mesmos harmônicos n da etapa anterior;
• Ao final do experimento, deve-se ter obtidos frequência e comprimento de onda para três harmônicos em três valores de tensão distintos.
• Analisar o comportamento do sistema se segurarmos em um ponto da corda.

2° desenvolver a análise dos dados com os cálculos e gráficos respectivos.

• Calcular a velocidade e a densidade linear da corda;

• Construir um gráfico v2 em relação ao .[pic 14]

1. resultados e discussão

No experimento, os dados obtidos do comprimento de onda, frequência e velocidade em relação aos harmônicos 5, 6 e 7 estão na tabela [2], [3], [4] e [5] a seguir:

Tabela [2]: DADOS OBTIDOS COM A TENSÃO 0,2n

L(m) = 1m                                                                                              (N)=0,2N[pic 15]
n	5	6	7
f (Hz)	43	56	61
(m)[pic 16]	0,42	0,345	0,30
v=f (m/s)[pic 17]	18,06	19,32	18,30

Tabela [3]:dados obtidos com a tensão 0,6N

L(m) = 1m                                                                                              (N)=0,6N[pic 18]
n	5	6	7
f (Hz)	71	86	99
(m)[pic 19]	0,41	0,335	0,285
v=f (m/s)[pic 20]	29,11	28,81	28,21

Tabela [4]:DADOS OBTIDOS COM A TENSÃO 0,8n