Velocidade de propagação de uma onda estacionária

OBJETIVO DA EXPERIÊNCIA

Com esta atividade faremos um estudo qualitativo e quantitativo da onda estacionária numa corda.

MATERIAIS NECESSÁRIOS

• Elástico
• Cronovibrador
• Fonte de alimentação
• Fio de Nylon 0.4 Ø
• Noz dupla
• Peso de 10g (3)
• Peso de 2.5g (4)
• Roldana com haste
• Porta pesos
• Parafuso de mesa (2)
• Triplo decímetro
• Vareta suporte

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

A onda estacionária é produzida, Como já vimos em experiências anteriores, pela sobreposição de uma onda progressiva que no limite de um meio sofre uma reflexão e regressa em sentido contrário.

No caso em que o limite seja fixo a onda reflete-se com uma mudança de fase de 180º, ou seja em oposição.

Para a onda desde a direita:

Para a onda esquerda:

O negativo deve-se à mudança de fase no extremo fixo da direita.

A equação da onda resultante:

Portanto a amplitude das partículas em um valor =

Assim enquanto uma partícula para a qual sen  portanto a amplitude toma o valor de 2A (ventres), para outras sen  , portanto nunca oscilam (nós).

Outro dos parâmetros importantes das ondas é o comprimento de onda, que se define como o que se propagou a onda durante um período. Portanto quando a onda realizou uma vibração completa.

A relação entre velocidade de propagação e frequência é a seguinte:

INSTRUÇÕES PARA REALIZAR A EXPERIÊNCIA

Realiza-se a montagem da experiência como indica la figura. Será necessário segurar também o crono vibrador à mesa com um parafuso de mesa, tal como a roldana, assim evitar-se-á qualquer tipo de desvio com a vibração. É muito importante que os elementos estejam perfeitamente alinhados durante a experiência.

Situar el portapesas tirando del hilo con 2 pesas de 10 gramos, se debe conseguir con ello la tensión adecuada.

Encender el cronovibrador, al que se le ha anudado el hilo.

Se deben observar ondas estacionarias, la amplitud de la onda se podrá variar variando la tensión del hilo.

Colocando estratégicamente la experiencia delante de un fondo blanco y con una regla se podrán hacer medidas cuantitativas de la onda.

Realizar la misma experiencia utilizando en un caso cordón de goma y en el otro caso hilo de nylon.

CUESTIONES

• Cuestión 1: Observa la onda estacionaria y con diferentes pesas en el portapesas. Escoge la masa más adecuada, para la realización de la experiencia.
• Cuestión 2: ¿Qué diferencia observas entre los nodos y los vientres?
• Cuestión 3: Mide la longitud de onda de la onda estacionaria.
• Cuestión 4: Mide con una regla la amplitud de la onda.
• Cuestión 5: ¿Qué ocurre si se utiliza otro tipo de hilo, con diferente coeficiente de elasticidad?
• Cuestión 6: Conocida la frecuencia a la que vibra el cronovibrador (50 Hz) calcula la velocidad de propagación de la onda estacionaria para el caso de la onda estacionaria de mayor amplitud que hayas conseguido.

VIDEO DEMOSTRATIVO