Interferência com ondas bidimencionais em meio liquido

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INTERFERENCIA COM ONDAS BIDIMENSIONAIS EM MEIO LIQUÍDO
discentes:
henry yuzo Aoyague
marcos paulo
	
lorena cruz
sabrina alves
Rosana
Outubro de 2018
		
RESUMO
O presente relatório com objetivo de identificar ondas circulares em meio líquido tomando nota dos valores constatados. Aplicando a teoria das ondas mecânicas, com as perturbações causadas no líquido gerou-se ondas que se projetaram na superfície; e com o estudo de seu comportamento observa-se variações em seu comprimento e velocidade. Com o principio de Huygens, e seu método de representação de frentes de onda, em que cada ponto se comporta como uma nova fonte de ondas, podem se propagar para além de onde a onda original atingiu. A parte experimental consistiu inicialmente em colocar de agua no tanque transparente que foi posicionado no monobloco com a ponteira reta ligada ao gerador de abalos que foi instalado de maneira que tocasse levemente a superfície da água; em seguida a barreira reta foi posicionada no centro com uma distância aproximada de da ponteira, foi realizando o mesmo processo com as barreiras retas medias, assim ligando o gerador de abalos com uma frequência de até , obtemos a difração da fenda, ligando o iluminador com a luz de forma continua. A segunda etapa consistiu em retirar as barreiras e a ponteira do gerador, e colocar outras duas ponteiras esféricas, assim ligando o gerador e ajustando sua frequência para um melhor efeito visual, porém a luz foi ligada de forma que ela piscasse. Com o experimento e os dados obtidos foi-se constatado a velocidade da onda, sendo de , assim como sua amplitude com o valor de . Dando seguimento ao experimento, diante do comprimento de onda, dado por “df” , no meio liquido (dc), a variável R foi criada e com as distancias medidas o calculo do mesmo foi feito, sendo de R=0,69 cm e com os valores de e relacionados a R, obteve-se e . Portanto com base nos dados alcançados, concluímos que o experimento proporcionou uma compreensão maior sobre ondas, pois com o equipamento foi possível observar a projeção da onda e os diversos efeitos nela causados, mesmo com os possíveis erros sistemáticos foi atingido um resultado satisfatório.
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Palavras chave: Ondas, bidimensionais, princípio de Huygens, vibrar, oscilar, liquido, amplitude, período, velocidade, comprimento, cidepe.
INTRODUÇÃO
Tudo ao nosso redor pode vibrar e certas vibrações causam ondas. Essas que podem ter variadas classificações, quanto à sua forma podem ser transversais ou longitudinais, quanto à natureza podem ser mecânicas ou eletromagnéticas, sua à direção de propagação podem ser unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais. Em tal experimento estuda-se as ondas bidimensionais, que são ondas mecânicas e transversais. Observando que para o meio líquido quanto maior a frequência da onda, maior será seu comprimento de onda.
Aplica-se a teoria da onda mecânica na prática, causando perturbações em um meio líquido gerando ondas que são projetadas em uma superfície, estudando o comportamento das ondas bidimensionais (retas e circulares) observa-se se há variação de comprimento e velocidade da onda ao mudar a frequência.
Ondas são perturbação que se propagam no espaço ou em qualquer outro meio, sua propagação envolve o transporte de energia cinética e potencial e depende da elasticidade do meio em que se encontra.
Ondas mecânicas são as ondas que se propagam em meios materiais.
Ondas bidimensionais quando se propagam em duas direções, por exemplo, ao longo de uma superfície como a água. Elas caracterizam-se como retas ou circulares dependendo das frentes de onda. Os componentes de uma onda são amplitude (A), crista e vale [1].
	A distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos é chamado de comprimento de onda, dado pela equação 1:
 λ = (1)
	O número de cristas ou vales consecutivos que passam por um mesmo ponto, em uma determinada unidade de tempo é a frequência da onda (f), dado na equação 2:
 f = (2)
	O tempo decorrido até que duas cristas ou dois vales consecutivos passem por um ponto e frequência da onda é o período da onda (T), dado pela equação 3:
 
 T= (3)
	Christian Huygens (1629-1695), no final do século XVII, propôs um método para a representação de frentes de onda, onde cada ponto de uma frente de onda se comporta como uma nova fonte de ondas elementares, que se propagam para além da região já atingida pela onda original e com a mesma frequência que ela. Tal ideia é conhecida como Princípio de Huygens [2]. A ideia pode ser observada na figura 1.
Figura 1: Esquema do princípio de Huygens.
Fonte: Só física, princípio de Huygens.
	Cada nova fonte se movimenta dando origem a equação 4 que rege esse movimento.
 (4)
Onde é o período de movimento ondulatório, é a amplitude da onda e o Y é a elongação em um dado tempo t.
Como a velocidade da onda também pode ser calculada por:
 (5)
Isolando-se e substituindo ω pela sua fórmula obtemos a equação para calcular a amplitude de onda:
 (5)
Em certo instante, cada ponto da frente de onda age como fonte das ondas elementares de Huygens. Partindo desse princípio, em um meio homogêneo e com as mesmas características físicas em toda sua extensão, a frente de onda se desloca mantendo sua forma, desde que não tenha obstáculos, como mostra a figura 2.
Figura 2: Esquema da onda circular e onda reta.
Fonte: Só física, princípio de Huygens.
OBJETIVO
O experimento tem como objetivo identificar ondas circulares num meio liquido determinando e medindo a frequência de uma onda, e definindo a velocidade de propagação da mesma. E conhecer o princípio de Huygens.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais
01 Tanque transparente sem emendas;
01 Mesa transparente monobloco multifuncional em aço para tanque transparente com:
Três hastes com fixador e sapata niveladoras amortecedoras;
Painel articulável metálico removível;
Refletor plano de adesão magnética;
Painel frontal de projeção com encaixe rápido;
01 Tripé universal Wackerritt com haste media com fixador M5;
01 Gerador de abalos com:
Controle eletrônico da frequência de a ;
Controle eletrônico da frequência de a ;
Controle eletrônico da amplitude;
01 Iluminador de luz fria e estroboflash dois cabos com conectores RCA macho;
01 Ponteira reta;
01 Barreira reta pequena;
02 Barreiras retas médias;
02 Ponteiras esféricas;
 de água;
Metodologia
Parte A
Inicialmente, o tanque transparente sem emendas foi preenchido com de água, após isso foi posicionado na mesa monobloco. Posteriormente, a ponteira reta foi acoplada ao gerador de abalos na posição de e ajustada para que tocasse levemente a superfície da água, logo depois a barreira reta e pequena foi posicionada na região central a da ponteira, o mesmo ocorreu com as barreiras retas médias, porém com uma distância de da barreira menor, assim como é mostrado na Figura 3.
Figura 3 – Posicionamento das barreiras e da ponteira.
Fonte: Apostila Cidepe.
Feito isso, o gerador de abalos foi ligado e configurado em uma frequência de até , de modo que fosse possível obter a difração em cada fenda. Ligou-se o iluminador sobre o tanque de maneira que a luz fosse contínua.
Parte B
Na segunda etapa do experimento, as barreiras e a ponteira foram retirados do geradore em seu lugar foram postas duas ponteiras esféricas, observe a Figura 4. Novamente o gerador foi ligado e ajustado a frequência de modo a obter um bom efeito visual. Entretanto, nessa etapa a luz foi posta de maneira que a mesma continuasse a piscar.
Figura 4: Posição das ponteiras esféricas.
Fonte: Apostila Cidepe
Por fim, fotografou-se as ondas criadas pelo gerador em conjunto com as ponteiras e marcados três pontos, sendo eles , e , como pode ser observado nas Figuras 5 e 6.
Figura 5: Posição dos pontos marcados.
 
 Fonte: Apostila Cidepe.
Figura 6: Posição dos pontos marcados.
Fonte: Apostila Cidepe.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Parte A
O fenômeno observado através desse experimento é o da difração que permite que a onda atravesse fendas ou contorne obstáculos, atingindo regiões onde, segundo a propagação retilínea da luz, não conseguiria chegar. É um fenômeno que depende do tamanho da abertura da fenda; quando a abertura tem dimensão muito maior que o comprimento de onda da onda, as ondas quase não se propagam, já quando a abertura é bem pequena a água da cuba fica completamente perturbada pelas ondas. A frequência, a velocidade e a amplitude com que estas ondas abandonam as fendas são iguais da frequência, da velocidade e da amplitude da onda incidente, o que muda entre elas, é apenas o formato da onda.
Quando as duas ondas geradas passam pela fenda e se encontram elas podem ficar construtiva ou destrutiva sofrendo assim interferência.
Portanto diante da equação (1), pode se calcular a velocidade da onda, então:
Com a velocidade e a frequência conhecidas é possível calcular a amplitude da onda através da equação (5):
Parte B
Na segunda parte experimental observou se ondas bidimensionais de mesmo λ, formando hipérboles de interferência tendo os pontos e como foco, tal que podemos observar por intermédio da Figura 7.
Figura 7: Desenho refletido pela onda.
Fonte: Elaborada pelo próprio autor.
Diante do tamanho do comprimento de onda descrito na imagem por “df” e o comprimento deixado sobre o meio liquido denotado por “dc”, podemos criar uma variável “R”, tal que poderá ser calculado e diante da mesma, denotada por:
Portanto:
Diante desse, pode-se analisar o tamanho de e em relação ao valor de R, assim obtemos;
Então:
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Portanto a distância real de e são respectivamente 7,59 cm e 11,73 cm.
CONCLUSÃO
Este experimento possibilitou entender melhor interferência com ondas bidimensionais em meio liquido, utilizando o estroboscópio eletrônico ou estroboflash, observamos que o comprimento de onda pode ser obtido por meio da retroprojeção da mesma, as ondas sofreram o efeito de diversos fenômenos, dentre eles estão a difração e a interferência. 
Após restringirem-se os resultados e observações, avaliamos que o procedimento atendia ao antevisto. A despeito de talvez ter a presença de erros sistemáticos, como instrumentais, teóricos, ambientais ou observacionais, não houve alterações expressivas na dinâmica. Notando a velocidade de propagação foi . Bem como se tem uma barreira obtém-se um padrão de ondas retas para radiais. É possível notar que ao aumentar a frequência o comprimento amortece. 
Quando se tem duas barreiras, é notada a difração feita pelas ondas ao passar pelas fendas, saindo de uma onda reta para uma radial. No andamento as frentes de ondas de cada fenda se tocam arranjando um padrão característico onde são criados pontos de interferência construtiva e destrutiva nas cristas e vales das ondas onde se aproximam.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]. "Ondas" em Só Física. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2018.
 [2]. "Princípio de Huygens" em Só Física. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2018.