5º EXPERIMENTO- ondas em meio liquido

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Universidade Federal da Grande Dourados
Faculdade de Engenharia
Engenharia de Produção
5º EXPERIMENTO: ONDAS EM UM MEIO
LÍQUIDO
Prof. Dr. Marcio da Silva Figueiredo
Larissa Tiemi de Souza Tsukagoshi (P2)
Paola Rodrigues Soares (P1)
DOURADOS MS
17/09/2021
Sumário
1. Objetivo.
2. Introdução Teórica.
3. Procedimento Experimental.
4. Resultados e Discussão.
5. Conclusão.
6. Referências bibliográficas.
1. Objetivo
Este relatório tem como objetivo estudar os fenômenos ondulatórios, especialmente
os fenômenos de reflexão, interferência e refração em ondas que se propagam em um meio
líquido.
2. Introdução Teórica
As ondas são movimentos causados em sistemas, provocadas por perturbações
devido ao meio envolvido. As ondas podem sofrer efeito de diversos fenômenos, dentre eles
estão reflexão, interferência e difração.
No fenômeno de reflexão, ocorre sempre que uma onda atinge determinada
superfície e volta a se propagar no meio de origem. Nesse caso, a onda refletida mantém a
velocidade, frequência e comprimento de onda iguais as da onda incidente.
Figura 1: reflexão de ondas. Fonte:
https://www.maisbolsas.com.br/enem/fisica/fenomenos-ondulatorios
Na difração, basicamente trata-se da capacidade das ondas de contornar
obstáculos. As ondas, ao atingirem a fenda do obstáculo, propagam-se na água
contornando o obstáculo e chegando ao lado oposto com formato circular. O tamanho da
fenda em relação ao comprimento de onda influencia na ocorrência do fenômeno. Portanto,
quanto maior for o comprimento de onda em relação a fenda, mais intensa será a difração.
Figura 2: difração de ondas. Fonte:
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/reflexao-refracao-difracao-das-ondas.htm
Já na interferência, se as ondas estão em fase (ou seja, se os picos e os vales de
uma estão alinhados com a outra), o deslocamento total a cada instante é o dobro do
deslocamento que seria produzido por uma das ondas. Se as ondas tem fases opostas, (ou
seja, os picos de uma estão alinhados com os vales da outra), elas se cancelam
mutuamente e o deslocamento é zero (HALLIDAY, 1993).
Figura 3: fenômeno de interferência de ondas. Fonte: HALLIDAY, 2016, p.132.
3. Procedimento Experimental
3.1. Materiais utilizados
● Água
● Conta gotas
● Cubra acrílica
● Conjunto gerador abalos com tripé e sapatas niveladoras
● Lâmpada
● Papel transparente escalonado
● Anteparos retos e curvos
● Ponteiras
● Trena
● Cronômetro.
3.2. Procedimentos
Procedimento 1: após provocado um abalo no meio líquido, deixando cair uma gota
sobre a superfície da água, pode-se determinar a velocidade de propagação no meio. O
sistema gerados de abalos com ponteira circular na extremidade é ligado, sendo possível
registrar a forma da onda observada e fazer a contagem de números de abalos dentro de 6
segundos, determinando a frequência e comprimento de onda das ondas.
Procedimento 2: o sistema gerador de abalos com a ponteira reta na extremidade é
ligada, registrando a forma da onda e fazendo a contagem de números de abalos em 6
segundos. Coloca-se o anteparo reto na cuba acrílica, determinando o ângulo de inclinação
entre as direções da frente das ondas incidentes e refletidas. O anteparo é trocado por um
côncavo, e as mesmas anotações e observações são feitas. O mesmo procedimento é
realizado após, novamente, trocar o anteparo por um convexo.
4. Resultados e Discussões
4.1. Procedimento 1
Cálculo da velocidade de propagação da onda, onde Δs= 0,1 m e Δt= 0,8 s.
Δt𝑉 = Δ𝑠/
ou 12,5 cm/s𝑉 = 0, 1/0, 8 = 0, 125 𝑚/𝑠
Através da ponteira circular foi feito a média das contagens encontrou-se um número
de 58 abalos durante cerca de 6 segundos, ou seja, 𝑓 = 58/6 = 9, 6 𝐻𝑧.
Para determinar o comprimento de onda basta calcular . Assim temos,𝑉 = λ * 𝑓
0, 125𝑚/𝑠 = λ * 9, 6𝐻𝑧
ou 1,3 cm.λ = 0, 125/9, 6 = 0, 013𝑚
4.2. Procedimento 2
Através de uma ponteira reta na extremidade foi calculada a nova frequência,
encontrou-se um número de 45 abalos durante 6 segundos .
𝑓 = 48/6 = 8 𝐻𝑧.
Para determinar o comprimento de onda basta calcular . Assim temos,𝑉 = λ * 𝑓
0, 125𝑚/𝑠 = λ * 8𝐻𝑧
ou 1,5 cmλ = 0, 125/7, 5 = 0, 0156 𝑚
Reflexão da luz é o fenômeno óptico e ondulatório que consiste na mudança da
direção de propagação da luz após sua interação com uma superfície refletora.
Abaixo podemos observar a reflexão de alguns objetos colocados em meio líquido
ao qual foram analisadas suas reflexões.
Reflexão do anteparo reto
Reflexão do convexo
Reflexão do côncavo
Através do experimentos podemos observar que a reflexão num anteparo
reto ocorre sua incidência exatamente formando um ângulo de 90 graus com o eixo
dos abalos. No anteparo côncavo a reflexão ocorre formando exatamente a forma do
objeto côncavo colocado no meio e ela se propaga até formar um foco das ondas
refletidas. Assim como no côncavo, o convexo vai ter uma reflexão de acordo com o
formato do material no meio, formando também um foco entre as ondas refletidas.
Difração na fenda dupla
Difração na fenda dupla
Ao passarem pelo mesmo ponto do espaço, as ondas difratadas de mesma
origem terão a mesma fase, portanto, poderão interagir entre si naquele determinado
ponto. Ao atravessar uma fenda não muito estreita, a intensidade da luz em um
anteparo é dependente do ângulo entre a onda e a fenda, a intensidade é máxima
na direção frontal da fenda, porém diminui quando chega em um ângulo que
depende da largura da fenda a e do comprimento de onda.
No caso da fenda dupla, o padrão em um anteparo é o resultado de uma
mistura de difração e interferências construtivas e destrutivas.
5. Conclusão
Concluímos através do experimento que as ondas são perturbações que se
propagam fazendo transporte de energia e que o elemento que a origina é chamado
de fonte e pode originar de vários meios como ao jogar uma pedra no mar ou até
mesmo gotas de água. A frequência de uma onda é determinada no instante de sua
geração e ela não muda durante a propagação da onda, mesmo que passe por
diferentes meios.
Quando uma luz incide sobre uma superfície assim, uma parcela de sua
energia pode ser transmitida, sendo então refratada no interior do material. Por meio
das leis da reflexão podemos verificar que a direção normal e os raios de luz
incidente e refletido estão contidos no mesmo plano. E que também o ângulo de
incidência dos raios de luz, em relação à reta normal, é igual ao ângulo de reflexão.
Podemos observar também o fenômeno de difração ao qual é a capacidade
das ondas de desviar ou contornar os obstáculos que encontram durante sua
propagação, ela tem relação com as propriedades de ondas ao transportarem
energia de um ponto do espaço para o outro.
6. Referências Bibliográficas
- DAVID, H.; ROBERT, R.; JEARL, W. Fundamentos de Física - Vol. 2 -
Gravitação, Ondas e Termodinâmica, 10ª edição. [Digite o Local da Editora]:
Grupo GEN, 2016. 9788521632078. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788521632078/. Acesso
em: 21 set. 2021.
- BAHIENSE, Paulo. Fenômenos Ondulatórios. Disponível em:
https://www.maisbolsas.com.br/enem/fisica/fenomenos-ondulatorios. Acesso
em: 20 set. 2021.
- SILVA JÚNIOR, Joab Silas da. Reflexão, refração e difração das ondas.
2017. Disponível em:
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/reflexao-refracao-difracao-das-onda
s.htm. Acesso em: 20 set. 2021.