Física Experimental II
Ondas em uma corda
Objetivos
Estudar o fenômeno da ressonância e a produção de ondas estacionárias em uma corda.
Materiais
Suporte com roldana
Balança
Massas aferidas
Trena
Sistema vibrador com freqüência variável
Fio (corda).
Introdução Teórica
Pode-se imaginar o movimento ondulatório como o transporte de energia e de momento de um ponto a outro do
espaço sem o transporte simultâneo de matéria. Quando uma sucessão contínua de ondas chega a uma extremidade
fixa de um fio, uma sucessão contínua correspondente de ondas refletidas origina-se nesta extremidade e propagase na direção oposta. Para que ondas estacionárias de freqüência f sejam produzidas, com p nodos (nós), num fio de
comprimento L e densidade linear µ (tal qual na Figura 1), é necessário que o fio seja distendido com uma força F,
tal que:
L
Fio
Vibrador
F=
4 µLn f 2
( p − 1)
x
(1)
Bancada
M
Figura 1) Esquema da montagem experimental da corda vibrante.
Nesse experimento as extremidades do fio são nodos de vibração e iremos determinar os expoentes n e x da
equação acima.
Atividades I
a) Monte o sistema conforme a Figura 1. Ajuste o vibrador na freqüência máxima. Ajuste o comprimento L em
aproximadamente 130 cm.
b) Determine os valores de massa M para os quais se obtém ondas estacionárias com número de nós variando de 2
a 6, aproximadamente. Anote os valores de M, p, p-1, e λ (comprimento de onda) na tabela 1. Nota: os valores de
massa estarão entre 10g e 235g, aproximadamente.
c) Varie o comprimento L para valores próximos a 100 cm, 75cm e 50cm, e determine os valores de massa para as
quais obtém-se 3 nós. Anote os valores de M e L na tabela 2, incluindo o respectivo valor para L=130cm obtido do
item b).
Tabela 1
Massa Suspensa
P
P-1
λ ± ∆λ (cm)
( f ± ∆f ) Hz
( V ± ∆V )
( M ± ∆m )g
cm/s
Tabela 2
Massa
Comprimento
Suspensa
( L ± ∆L )(cm)
( M ± ∆m )g
Atividades II
a) Faça o gráfico di-log de M versus (p-1) e determine o valor do expoente x.
b) Faça o gráfico di-log de M versus L e determine o valor do expoente n.
c) A partir do valor de densidade fornecida para o fio (µ), considerando g = 9,78588 m/s2 e utilizando-se da
expressão 1, calcule a freqüência do vibrador ( f ± ∆f ).
d) A partir do valor de f e λ, calculo os valores de velocidade da onda e complete a tabela 1.
e) Procure obter a expressão 1 teoricamente.