Ondas Estacionarias

Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Conceito de onda mecânica.

Características de uma onda (frequência, amplitude, comprimento de onda).

Amortecimento de onda.

Interferência de pulsos de onda.

Reflexão de ondas.

Ressonância.

Estratégias e recursos da aula

Essa aula deve ser realizada num laboratório de Física. Além dos materiais necessários para a realização das atividades, o laboratório deverá conter recursos multimídias (projetor multimídia e computador conectado à internet).

Com essa aula, os estudantes deverão ser capazes de compreender o que é um pulso de onda, como se dá a reflexão de uma onda e como se forma uma onda estacionária.

Inicialmente o professor deve explicar aos alunos que um pulso de onda é uma perturbação que se propaga através de um meio. Uma onda é denominada mecânica se ela se propaga apenas em meios materiais (como o ar, a água, um metal etc), e eletromagnética se ela se propaga tanto em meios materiais como no vácuo. O som é uma onda mecânica e a luz é uma onda eletromagnética.

Após conceituar o que é um pulso de onda mecânica, o professor deve dar início a algumas atividades que permitirão aos alunos terem uma visão prática de tal fenômeno.

Atividade 1.

Com essa atividade será demonstrado aos estudantes o que é um pulso de onda.

Material

06 kits compostos, cada um, por: 01 mangueira de borracha (tipo mangueira de jardim) com comprimento de 5 metros.

Procedimento

O professor, após dividir a turma em equipes de cinco estudantes, deve solicitar que dois membros de cada equipe manuseiem o material do Kit, segurando, cada um, uma das extremidades da mangueira e a estiquem. Após esticarem-na, um dos estudantes deve dar uma pequena pancada em uma das extremidades da mangueira. Eles deverão observar o que acontece a partir dessa ação.

pulso

Figura 1. Acessado em: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/tipos-de-ondas/imagens/tipos-de-ondas-4.gif

Após a realização do experimento, os estudantes devem responder às seguintes perguntas:

1) Qual a direção de propagação do pulso de onda?

Resposta esperada: horizontal.

2) Qual a direção da oscilação do pulso?

Resposta esperada: vertical

3) Baseado nas direções de propagação e oscilação do pulso de onda, como poderemos classificar tal onda?

Resposta esperada: Onda transversal.

Atividade 2.

Essa atividade objetiva levar os estudantes a verificarem o que ocorre com o pulso de onda ao atingir o final do seu meio de propagação.

Material

01 corda elástica de cinco metros de comprimento cada uma e um ponto onde se poderá fixar uma das extremidades das cordas.

Procedimento

Esta atividade será realizada por toda a turma, sob a supervisão do professor

O professor deve pegar a corda e prender uma das extremidades em um ponto fixo, de acordo com a imagem abaixo:

onda

Figura 2. Acessado em: http://www.didactika.com/fisica/ondas/images/cuerda_extremo_fijo.gif

Após montado o experimento, o professor deve criar um pulso de onda, na corda, e os estudantes devem observarem o que ocorre a esse pulso ao se atingir a extremidade onde a corda está fixada. Em seguida o professor solicitará que os estudantes respondam às seguintes questões:

1) O pulso de onda se extingue ao atingir o ponto fixo?

Resposta esperada: Não

2) O que ocorre com o pulso ao atingir o ponto de fixação da corda?

Resposta esperada: retorna em direção à sua origem.

3) O pulso refletido é igual ou invertido em relação ao pulso original?

Resposta esperada: Invertido

4) O pulso refletido é mais ou menos intenso que o pulso original?

Resposta esperada: menos intenso, pois parte da energia do pulso (onda) é transferida ao ponto onde a corda está fixada.

img 3

Figura 3. Acessado em: http://www.didactika.com/fisica/ondas/images/cuerda_extremo_fijo1.gif

O professor deverá pedir que alguns alunos repitam o procedimento de manuseio do material e o experimento, haja vista que essa interação poderá ajudar numa melhor fixação do aprendizado.

Atividade 3

Com esse experimento o professor irá demonstrar e proporcionar aos alunos uma visão do que é uma onda estacionária.

Material

01 espiral de encadernação de uns 3 metros de comprimento, por equipe.

Procedimento

O professor deve, inicialmente, dividir a turma em equipes compostas por cinco estudantes e entregar uma espiral a cada equipe, que executará o experimento seguindo as instruções abaixo.

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