relatório de física 2

Prévia do material em texto

Universidade de Santo Amaro
Faculdade Engenharia de produção
2º relatório Ondas 
 
Equipe:
Aline de Sousa Gaia
Amanda de Sousa Gaia
Andressa da C. Alcantara
Joyce Borges.
 
Professor:
Profº Antonio D’Aprile
São Paulo
Novembro – 2013
Aline de Sousa Gaia
Amanda de Sousa Gaia
Andressa da C. Alcantara
Joyce Borges.
2º relatório Ondas 
 
São Paulo
Novembro – 2013
Índice
Introdução..................................................................................Página 1
Fundamentos teóricos................................................................Página 1
Objetivos gerais..........................................................................Página 5
Objetivos específicos..................................................................Página 5
Parte experimental......................................................................Página 6
Conclusão...................................................................................Página 9
Bibliografia..................................................................................Página 11
 
Introdução
Uma onda é um movimento causado por uma perturbação, e esta se propaga através de um meio.
Um exemplo de onda é tido quando joga-se uma pedra em um lago de águas calmas, onde o impacto causará uma perturbação na água, fazendo com que ondas circulares se propagem pela superfície da água.
Também existem ondas que não podemos observar a olho nu, como, por exemplo, ondas de rádio, ondas de televisão, ondas ultravioleta e micro-ondas.
Além destas, existem alguns tipos de ondas que conhecemos bem, mas que não identificamos normalmente, como a luz e o som.
Mas o que elas têm em comum é que todas são energias propagadas através de um meio, e este meio não acompanha a propagação.
Conforme sua natureza as ondas são classificadas em:
Ondas Mecânicas: são ondas que necessitam de um meio material para se propagar, ou seja, sua propagação envolve o transporte de energia cinética e potencial e depende da elasticidade do meio. Por isto não é capaz de propagar-se no vácuo. Alguns exemplos são os que acontecem em molas e cordas, sons e em superfícies de líquidos.
Ondas Eletromagnéticas: são ondas geradas por cargas elétricas oscilantes e sua propagação não depende do meio em que se encontram, podendo propagar-se no vácuo e em determinados meios materiais. Alguns exemplos são as ondas de rádio, de radar, os raios x e as microondas.
Quanto à direção da vibração as ondas podem ser classificadas como:
Transversais: são as que são causadas por vibrações perpendiculares à propagação da onda, como, por exemplo, em uma corda.
Longitudinais: são ondas causadas por vibrações com mesma direção da propagação, como as ondas sonoras.
Fundamentação teórica
Ondas eletromagnéticas: 
Os corpos com carga elétrica (com prótons e elétrons), ao oscilarem, produzem um tipo de onda denominada onda eletromagnética, que tem certa semelhança com a onda produzida numa corda. No caso da corda, à medida que a onda caminha, cada partícula da corda executa um movimento de sobe e desce.
No caso da onda eletromagnética não há nenhum objeto material subindo e descendo. O que acontece é que os elétrons e os prótons criam em torno de si duas grandezas vetoriais denominadas campo elétricos e campo magnético. Enquanto os elétrons e os prótons oscilam, esses campos aumentam e diminuem periodicamente, ora num sentido, ora no sentido oposto, ao mesmo tempo que caminham pelo espaço.
Uma característica interessante das ondas eletromagnéticas é que elas se propagam no vácuo. Elas também se propagam em meios materiais, mais aí a propagação (ou não) vai depender da frequência e da natureza do meio.
A luz é uma onda eletromagnética cujas frequências estão, aproximadamente, entre 4,3 . 1014 Hz e 7,5 . 1014 Hz. As ondas cujas frequências estão fora desse intervalo não produzem em nosso olha a sensação de visão.
Polarização:
As fontes de luz emitem ondas de luz que vibram em vários planos. Alguns cristais são transparentes à luz, mas apresentam fendas paralelas devido à organização dos átomos. Desse modo, só conseguem atravessar o cristal as ondas cujos planos de vibração coincidem com a direção dessas fendas. Assim, ao atravessarem o cristal, todas as ondas vibram num mesmo plano. Dizemos então que a luz esta polarizada.Se, na sequência, essa luz incidir em um cristal em que as fendas estejam perpendiculares à direção de vibração, não haverá passagem da luz por esse cristal.
A polarização é uma propriedade exclusiva das ondas transversais. Uma onda longitudinal atravessaria as duas fendas sem problemas.
Interferência de ondas:
Quando duas (ou várias) ondas atingem ao mesmo tempo um determinado ponto, o efeito resultante é determinado é determinado fazendo-se a soma vetorial dos efeitos que cada onda produziria sozinha. Essa superposição de efeitos chama-se interferência. Podemos ter dois tipos de interferências: a construtiva e a destrutiva. Observe a figura abaixo:
Na interferência construtiva ocorre um reforço da onda, e a amplitude da onda resultante é maior do que a amplitude de cada uma das ondas que se superpõem.
No caso da interferência destrutiva ocorre um cancelamento da onda, sendo esse cancelamento total ou parcial, e a amplitude da onda resultante é menor do que pelo menos uma das amplitudes das ondas que se superpõem. Quando ocorre a interferência totalmente destrutiva, o meio não apresenta efeito das perturbações, permanecendo o ponto em equilíbrio, enquanto perdurar a superposição.
Experimento de Young:
A experiência do físico Thomas Young (1773-1829), realizada em 1801, foi feita para demonstrar, solidamente, o fenômeno da interferência luminosa. A partir dela, a comunidade científica passou a aceitar a teoria ondulatória, tão contestada por Isaac Newton e os seus seguidores, que defendiam a teoria corpuscular, pela qual a luz era considerada como uma partícula.
Para provar a sua teoria, Young usou 3 anteparos: um deles era composto por um orifício, o outro, por 2 orifícios feitos lado a lado e o terceiro, de uma chapa escura lisa. Com esses anteparos, ele descobriu como obter 2 fontes de luz em fase.
Os anteparos descritos acima foram colocados um sob os outros, como se formassem um prédio, no qual o primeiro andar era composto pela chapa escura lisa e o último, pelo anteparo com um orifício.
Então, o físico jogou um jato de luz no primeiro orifício, por onde ocorreu a difração de luz em formato triangular. Essa difração passou pelos 2 orifícios do segundo anteparo, o que fez com que houvessem mais 2 difrações em formato triangular e, por fim, essas difrações causaram manchas de luz no anteparo final. Nessa última chapa, Young verificou a presença de manchas claras e escuras. Desse modo, ele chamou as regiões escuras de interferências destrutivas e as claras, de construtivas.
Em seguida, ele substituiu os orifícios por fendas bem estreitas, o que causou a formação de franjas no final, como na figura abaixo, com espaços bem iluminados contrastando com os escuros de modo bastante aparente.
Com essa experiência, Young mudou o conceito da física de que a luz era corpuscular para o de que ela era ondulatória, o que causou grande impacto na comunidade científica.
Objetivos gerais
- Realizar experimentos simples e anota-los - Discutir os fenômenos envolvidos e as observações feitas e os fatos - Conhecer cada material
Objetivos específicos
- Identificar os tipos de ondas de cada instrumento - Promover ondas transversais e longitudinais- Comparar os fenômenos
Parte experimental
Materiais Usados:
Diapasão, Martelinho, Feixe de molas, Becker, Pesinho e Molas.
Descrição do experimento: Experimento 1 - Pegar a mola mais comprida e estica-la promovendo ondas transversais e observar.
Experimento 2: Com a mola pequena estica-la promovendo ondas longitudinais e observar.
	
	Mola grande
	Mola pequena
	Sons
	Som agudo
	Som grave
	Ondas
	Ondas transversais
	Ondas longitudinais
Experimento 3: Pegar o diapasão na caixa e percuti-lo com o martelinho de borracha e silicone e depois aproximar os 2 diapasão com os lados das caixas 1° abertos e 2° fechados e observar.
3.1 – percutir o diapasão com o martelo de borracha/silicone.
	Martelo
	Silicone
	Borracha
	Sons
	Som grave
	Som agudo
3.2 – Aproximar os diapasões.
Com as caixas frente a frente som varia periodicamente, passando por máximos e mínimos alternados.
Experimento 4: Pegar o feixe de molas balançando uma de cada vez e observar o que acontece.
OBS: as molas classificadas como A e B são as molas maiores e as classificadas C e D são as menores e a mola classificada como E é a mola do meio.
4.1 – Balançar todas as molas: Houve dispersão das ondas movimentando todas as molas sendo que A e B tiveram maior movimento.
4.2 – Balançar molas A e B: As molas A e B ficaram com a mesma velocidade e as molas C, D e E tiveram os movimento fraco.
4.3 – Balançar molas C e D: Ao balançar as molas, houve transmissão de energia, movimentado A, B e E ao qual todas as molas ficaram na mesma sintonia. 
Conclusão
As ondas transportam energia e movimento através do espaço, porém não transportar matéria.
EXPERIMENTO1: ONDAS TRANSVERSAIS:
São geradas as ondas transversais quando agitamos ou balançamos a extremidade, a agitação se propaga através do comprimento. As seções sucessivas sofrem o mesmo tipo de movimento que aplicamos em sua extremidade, mas em tempo sucessivamente posterior.
No experimento observamos que a onda, ao ser refletida, permanece com a mesma amplitude, período e frequência, mas se propaga em sentido contrário. Cada segmento da corda (o meio perturbado) desloca-se numa direção perpendicular a direção da corda, na propagação do pulso.
EXPERIMENTO2: ONDAS LONGITUDINAIS:
À medida que a onda passa cada partícula do fluido se move para frente e para trás, paralelamente ao movimento da onda em si.
No experimento verificamos que enquanto uma extremidade permanecia fixa, foram dados pulsos na mola (movendo-a para frente e para trás), também um distúrbio, constituído por uma série de compressões e rarefações, propaga-se ao longo da mola. Sua vibração se faz na mesma direção em que a onda está se propagando. Um fato visível e que chamou atenção é que quanto mais esticada a mola estiver, mais visível á onda estará. enquanto uma extremidade permanecia fixa, foram dados pulsos na mola (movendo-a para frente e para trás).
A onda propagada se comportava de maneira longitudinal, pois a posição das partículas que compõe a mola não sofrem alteração em relação ao eixo vertical, e seus pulsos se propagam apenas na horizontal. As vibrações coincidem com a direção de propagação.
EXPERIMENTO3: CAIXA ACÚSTICA E DIAPASÃO:
Ao percutir um diapasão com o nylon teve a Intensidade forte (aguda) com grande amplitude. Agora com a borracha teve uma intensidade menor, ou seja, grave. Com as caixas frente a frente som varia periodicamente, passando por máximos e mínimos alternados. O ar contido em seu interior vibra e produz um reforço do som. A transferência de som de uma caixa para outra e as variações de intensidade. 
 Podemos observar que ao bater em um dos diapasões, nós fizemos produzir ondas sonoras, transmitindo energia para o meio. Produzir ondas sonoras transmitiu energia para o outro, fazendo-o vibrar também na mesma frequência. Observamos também que a amplitude do som resultante é maior que a de apenas um dos diapasões produzindo oscilações, já que a intensidade do som resultante é a soma das duas amplitudes produzidas.
Ao afastarmos e aproximarmos os dois diapasões oscilando, podemos perceber diminuição e aumento no som, respectivamente. Isso se dá devido ao fato da interferência construtiva das ondas sonoras produzidas.
EXPERIMENTO4: FEIXE DE MOLAS:
Quando as molas maiores são colocadas para oscilar observamos que a energia do pêndulo foi transferida para o outro pêndulo de mesmo tamanho, ou seja, as molas maiores ficaram com a mesma velocidade e as molas do centro e os menores tiveram os movimentos fracos. Quando as molas menores são colocadas para oscilar observamos que ao balançar as molas, houve dispersão das ondas, movimentado as maiores e a do centro no qual todas as molas ficaram em sintonia.
Comprovamos experimentalmente também que o pêndulo do meio que tinha maior haste, porém menor massa oscilava em frequência maior do que todos os outros, comprovando que a frequência também é diretamente proporcional à massa do sistema.
As ondas das molas são longitudinais, pois quando balançamos o feixe como no experimento, o movimento se propagou as demais transferindo energia de um ponto ao outro na mesma direção, fazendo com que todas as molas entrem em sintonia.
De todos os experimentos de ondas, nossa preferência é:
 Mola grande e pequena – porque através da mola conseguimos visualizar e identificar o tipo de onda nelas existente.
Diapasão – porque conseguimos observar que ao bater em um dos diapasões, nós o fizemos produzir ondas sonoras, transmitindo energia.
Feixe de molas – porque conseguimos observar a transmissão de energia de um pendulo para o outro.
Bibliografia
SAMPAIO, José Luis; CALÇADA, Caio Sergio. – Coleção ensino médio atual. 2 ed. São Paulo: Atual 2005. 
MÁXIMO, Antonio; ALVARENGA, Beatriz – Física ensino médio, Vol. 2 São Paulo: Scipione,2005.
 
YOUNG, Hugh D. ; FREEDEMAN, Roger A. – Física II: Termodinâmica e Ondas, 12ª ed.- São Paulo: Addilson Wesley, 2008.
TIPLER, Paul A. – Física para cientistas e engenheiros. 4 ed. vol1. Rio de Janeiro: LTC - Livros técnicos e científicos S.A. 2000
Engenharia de Produção	Página 12