Relatório de Ondas

Ondas Estacionárias em Cordas

Francisco Rafael Santos - Física IV

Curso de Licenciatura em Física

Instituto Federal do Piauí –  Campus Picos

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Resumo: Resumo: As ondas estacionárias constitui-se a partir de uma superposição de duas ondas idênticas que se propaga na mesma direção e em sentidos opostos. Este relatório é possível observar o comportamento das ondas estacionárias formadas em cordas, e suas características e como  calcular a velocidade de propagação de uma onda numa corda, depois comparar com outra cordar com densidade distinbta em que verificar a influência da densidade na formação das ondas.

Palavras chave: ondas estacionárias, cordas e densidade linear

Introdução

Na física considera uma onda uma perturbação oscilante de um certa objeto no espaço e periódicamente no tempo. Para a oscilação caracteriza-se por seu comprimento de onda,  já para o tempo gasto de uma oscilação completa é denominado de período da onda, em que é o inverso da sua frequência. O comprimento de onda e a frequência estão associados com a velocidade que as ondas se propagam. Com isso, a equação para a velocidade de uma onda é:

        (1)[pic 1]

onde λ é o comprimento de onda e f é a frequência da onda.

As cordas tensas constituem meios para observação de propagação de ondas mecânicas transversais. Considerando uma corda de massa m e comprimento L, temos que a densidade linear  dessa corda é a razão entre sua massa e seu comprimento:[pic 2]

          (2)[pic 3]

As ondas estacionárias constitui-se a partir de uma superposição de duas ondas idênticas que se propaga na mesma direção e em sentidos opostos, quando as ondas estão confinadas no espaço, por exemplo; em uma corda com as extremidades fixas. Esse tipo de onda é caracterizado por pontos fixos de valores mínimos, chamados de nós, e pontos de máximo, chamados de ventres. São ondas da superposição resultante de duas ondas de mesma frequência,  mesma amplitude, mesmo comprimento de onda, mesma direção e sentidos opostos.

Essas ondas são geradas em uma determinada frequência de oscilação em uma corda com suas extremidades fixas.

O fenômeno da ressonância ocorre quando um sistema físico recebe energia por meio de excitações de frequência igual a uma de suas frequências naturais de vibração. Ao receber energia dessas ondas, o sistema passa a vibrar com amplitudes cada vez maiores.

Na ressonância de um sistema mecânico pode ter um limite de elasticidade ultrapassada, o que provoca seu rompimento.

Procedimento Experimental

O experimento tinha por objetivo a competência para  reconhecer ou descrever  os elementos de uma onda uma onda; nós, vales, cristas, comprimento de onda, frequência, amplidude, calcular a velocidade de propagação de uma onda numa corda, verificar a influência da tensão na formação de ondas nas cordas vibrantes e identificar e/ou descrever a reflexão e a interferência de ondas em cordas.

Para a realização do experimento foram utilizados um transdutor eletromagnético de deslocamento vertical, uma haste longa com fixador  métrico, um sistema de conversor da direção do abalo com anel de transmissão, um alinhador em aço com manípulos M5 e um sistema de acoplamento vertical ao indutor e três tipos de cordas, sendo uma usada para cada etapa. As montagens feitas foram conforme a figura abaixo.

[pic 4]

Figura 01: Montagem do experimento

Foram realizadas três montagem utilizando as cordas esticadas, sem tensiona-las. Após colocar uma extremidade da corda  no anel de transição do conversor de abalos e a outra fixada no   alinhador, foi aplicada uma tensão conforme a instrução da montagem e aumentando gradualmente a amplitude até que a onda se torne visível.

Em seguida registrou-se a frequência de onda gerada pelo equipamento, medida a distância entre dois nós e o número de nós e vales.

Resultados e Discussão

Montagem 1: A onda estacionária na corda A, sem tensiômetro

Nesse primeiro momento observa-se que os pontos de oscilação máximo e mínimo se caracterizam por constituirem os ventres e os nós da onda na corda. E que nas extremidades da corda se formaram por  nós da onda.

Nº de nós e de ventres  na corda:
Ventre	3
Nós	4

    Sabendo o número de nós pode-se obter o número de comprimento de onda, com isso o número é igual a dois. Com essa conclusão, para um comprimento de onda em uma onda é igual a um nó, assim também pode ser obtido o número de meio comprimento de onda que  igual ao número de nós.

Nº de meio comprimento de onda e Comprimento de onda (:[pic 5]
Meio comprimento (Nº)	4
Comprimento ([pic 6]	0,5m

   Tendo o valor do comprimento, e em que no experimento foi utilizado uma frequência de 69Hz para criar a onda. Pode-se encontrar a velocidade por meio da equação (1).

      Substituindo os valores na equação (1):

[pic 7]

.[pic 8]

Logo a velocidade de propagação da onda na corda é de 34,5m/s.

Montagem 2: Comparação da onda estacionária na corda A e na corda B, sem tensiômetro

• Determinando as densidades lineares das cordas A e B

Como as massas m das cordas são: corda A é 0,00023kg e para a corda B é 0,00069kg;