Modelo de Torção para Ondas Transversais Por: Natalia Cristina

Imagine que uma pedra cai no meio de um lago. Antes de penetrar na água, a pedra deforma a superfície da água e essa perturbação dá origem a uma onda. No estudo da física, uma onda é um movimento de propagação causado por uma perturbação que, incialmente, ocorre em um local específico. Essa perturbação pode ser uma deformação mecânica que se propagará, na forma de onda, caso tenha sido realizada em um meio material dotado de elasticidade. Nesse caso, estaremos lidando com uma onda elástica ou onda mecânica. Contudo, a perturbação pode ser elétrica ou magnética e, nesse caso, estaremos lidando com uma onda eletromagnética, que pode se propagar, inclusive, na ausência de um meio material. Lidamos com ondas eletromagnéticas, por exemplo, quando usamos rádio, assistimos televisão, aquecemos um alimento nas micro-ondas ou vemos os objetos iluminados por luz visível. Tanto o exemplo da onda gerada pela queda de uma pedra em um lago, quanto as ondas eletromagnéticas acima mencionadas são ondas transversais. Nesse tipo de onda, as oscilações ocorrem numa direção que é ortogonal a direção de propagação da onda. Nós podemos observar as principais características de uma onda transversal com o auxílio de uma montagem interessante. Descubra como produzir e explorar essa montagem neste experimento.

Materiais Necessários

  • Pedaços de madeira - para base aproximadamente 1,
  • Por volta de70 palitos de picolé;
  • Cola quante;
  • Fita de cetim( ou qualquer outro material) 1,0m;
  • Pregos;
  • Martelo;
  • Régua;
  • Marcador( lápis ou caneta);

Fase 1 - Montagem da estrutura e Fixação dos palitos

Meça o comprimento dos palitos e o espaçamento entre eles, de forma que todos fiquem harmonizados e em equilíbrio. Feito isso, cole-os sobre a fita. Atenção com a cola quente para não se queimar! Tendo em mãos, o suporte montado e a fita com seus respectivos palitos colados, prenda a fita nas extremidades do suporte.

Está pronto. Os efeitos de decoração da montagem ficam ao seu critério e gosto.

Fase 2 - Manipulação da montagem

Produza um pulso ondulatório em direção à extremidade. Note que, um pulso criado pela fonte (sua mão) será transmitido e refletido na extremidade fixa e voltará a se propagar na corda. Repita por varias vezes o movimento de oscilação manual, de maneira a variar a essa perturbação, seja, aumentando amplitude, a frequência ou até mesmo de forma a produzir ondas estacionárias.

Fase 3 - Assista ao vídeo

Siga as instruções e passos do vídeo e monte seu experimento.

Fase 4 - Reflexão com extremidade fixa

Reflexão de ondas: ocorre quando uma onda incide sobre um obstáculo e retorna ao meio de propagação, mantendo as características da onda incidente. Independente do tipo de onda, o módulo da sua velocidade permanece inalterado após a reflexão, já que ela continua propagando-se no mesmo meio. Ou seja, quando um pulso é gerado, faz cada ponto da corda subir e depois voltar à posição de equilíbrio, no entanto, ao atingir uma extremidade fixa, como uma parede, a força aplicada nela, pela 3ª Lei de Newton (ação e reação), reage sobre a corda, causando um movimento na direção da aplicação do pulso, com um sentido inverso, gerando um pulso refletido. Assim como mostra a figura abaixo:

Fase 5 - Características de uma onda

A partir dos pulsos produzidos, podemos observar e definir algumas características da onda resultante. Abaixo temos algumas grandezas físicas de uma onda, como elas se relacionam e suas respectivas unidades.

- Comprimento de onda (ʎ) – é a distancia, paralela à direção de propagação da onda, entre repetições da forma da onda. Unidade (SI) = metro (m).

- Frequência (f) – é o numero de oscilações realizadas por um elemento da corda, analogamente, a frequência de um oscilador harmônico, onde a frequência é dada pela numero de oscilações por unidade de tempo. Unidade (SI) = Hertz (Hz).

- Período (T) – tempo que um elemento da corda leva para realizar uma oscilação completa. Unidade (SI) = segundo(s).

- Observação: Período e Frequência se relacionam da seguinte forma: f = 1/T.

- Amplitude (A) – é o módulo de deslocamento máximo dos elementos a partir da posição de equilíbrio quando a onda passa por eles. Unidade (SI) = metro(m).

- Velocidade de propagação (v) – é a razão entre a distância percorrida e o tempo, denotados para o caso de ondas como ʎ e T, comprimento de onda e período. Podendo se relacionar dessa forma:

                                                                                              v = ʎ/T; T = 1/f

                                                                                              v = ʎf

- Crista – Ponto mais alto da onda.

- Vale - Ponto mais baixo da onda.

Observação: A amplitude pode ser determinada como a distância entre um vale e uma crista, ou seja, é a máxima distância que cada ponto do meio da onda apresenta em relação à sua posição de equilíbrio, seja para cima, seja para baixo.  

Fase 6 - Veja também

http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=8&ONDA+DE+GARRAFAS

 http://phet.colorado.edu/sims/wave-on-a-string/wave-on-a-string_pt_BR.html

Fase 7 - Para saber mais

http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=371&ONDAS+ESTACIONARIAS+EM+UMA+CORDA

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