Atividade experimental - Ondas Mecânicas
Este roteiro experimental pode ser utilizado pelo usuário para compreender melhor o fenômeno
da propagação de ondas mecânicas em um meio material. Para reproduzir os experimentos
abaixo, o usuário deverá providenciar os materiais relacionados e acessar o site indicado, a fim
de reproduzir o simulador sugerido.
Faça os experimentos e responda às perguntas
relacionadas.
Objetivo
Identificar as ondas transversais e longitudinais.
Experimento
1. Oscilações em uma mola
Utilizando a mola e a corda colocadas sobre a bancada, observaremos o comportamento das
ondas produzidas nesses meios. Veja a demonstração realizada pelo seu professor.
RESPONDA, em seguida, ao que se pede.
A) Como se caracteriza uma onda TRANSVERSAL?
B) Como se caracteriza uma onda LONGITUDINAL?
C) EXPLIQUE como fazemos para medir o comprimento de onda (), em uma:
1. Onda TRANSVERSAL.
2. Onda LONGITUDINAL.
2. Simulações
A simulação utilizada nesta atividade pode ser acessada em: http://phet.colorado.edu/sims/waveon-a-string/wave-on-a-string_pt_BR.html
O sistema a ser analisado é o de uma onda em uma corda, como ilustrado nesta figura:
O oscilador à esquerda, preso à corda, gira com uma determinada frequência, que pode ser
modificada. A tensão na corda também pode ser modificada. A tensão está diretamente
associada à velocidade de propagação da onda, de tal maneira que uma tensão constante implica
em uma velocidade de propagação da onda na corda também constante. Outro parâmetro que
pode ser modificado é a amplitude da onda, que é a distância entre o ponto de equilíbrio (linha
tracejada na figura anterior) e o ponto máximo de deslocamento vertical da onda. Também pode
ser incluído o amortecimento no sistema, de maneira a dissipar a energia mecânica que se
propaga na corda.
Configure o sistema para oscilar de acordo com os parâmetros fornecidos pelo professor.
Coloque o oscilador para vibrar e observe o que ocorre. Em seguida, faça o que se pede.
A) EXPLIQUE o tipo de movimento que os pontos da corda (bolinhas, na figura acima) adquirem.
B) IDENTIFIQUE, na figura acima, com o nome de V0, os pontos da corda que possuem
velocidade nula. JUSTIFIQUE a sua identificação.
C) IDENTIFIQUE, na figura anterior, com o nome de Vs, os pontos da corda que possuem
velocidade máxima em direção à parte superior da corda. JUSTIFIQUE a sua identificação.
D) IDENTIFIQUE, na figura anterior, com o nome de Vi, os pontos da corda que possuem
velocidade máxima em direção à parte inferior da corda. JUSTIFIQUE a sua identificação.
E) IDENTIFIQUE, na figura anterior, com o nome de A, a amplitude da onda. DEFINA amplitude
de uma onda.
F) IDENTIFIQUE, na figura anterior, com o nome de , o comprimento de onda da onda. DEFINA
comprimento de onda da onda.
G) Suponha que o valor da frequência da onda na corda seja aumentado, mantendo-se fixo os
demais parâmetros. Neste caso, o que ocorre com o valor do comprimento de onda da onda na
corda: aumenta, diminui ou não sofre alteração? JUSTIFIQUE sua resposta.
H) Suponha que o valor da velocidade da onda na corda seja aumentado, mantendo-se fixo os
demais parâmetros. Neste caso, o que ocorre com o valor do comprimento de onda da onda na
corda: aumenta, diminui ou não sofre alteração. JUSTIFIQUE sua resposta.
3. Medindo a velocidade de propagação de uma onda em uma corda.
Vamos medir a velocidade de propagação da onda transversal na mola sobre a mesa. Para isso, a mola encontra-se
fixada às extremidades da bancada.
A) SUGIRA uma maneira de se calcular a velocidade de propagação de um pulso nessa mola.
B) OBSERVE o experimento realizado pelo seu professor. EXPLIQUE por que a amplitude do pulso diminui enquanto
ele se propaga na mola.
C) De posse dos dados medidos, CALCULE a velocidade de propagação de uma onda na mola.
D) A velocidade de propagação do pulso na mola sofre modificações se for produzido um pulso com o dobro d
amplitude? EXPLIQUE sua resposta.