Experimento: Refração e Reflexão de Ondas em Cuba d'água.

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Unidimensional: se propaga ao longo de uma única dimensão (em uma única direção num plano)
Bidimensional: se propaga ao longo de uma superfície (em várias direções em um plano)
Tridimensional: se propaga no espaço, portanto nas três dimensões.

NATUREZA DAS ONDAS

Mecânica: produzida pela deformação de um meio material.
( Ex.: onda na superfície da água, ondas sonoras, etc. )

Eletromagnética: produzida por cargas elétricas oscilantes.
( Ex.: ondas luminosas, raio X, etc. )

FORMATO DAS ONDAS

As ondas podem ser transversais ou longitudinais. Quando você vibra a extremidade de uma corda esticada, você produz ondas transversais na corda. Isto é, as partes da corda vibram para os lados, em ângulo reto com a direção na qual viajam as ondas. Numa onda transversal, as partículas vibram em direções perpendiculares àquela em que se propaga a onda. Algumas vezes, as partículas, numa onda, vibram na mesma direção que aquela que se propaga a onda. Neste caso, a chamamos uma onda longitudinal, que também propaga-se através do ar ( através de suas moléculas ).

ELEMENTOS DE UMA ONDA PERIÓDICA

Amplitude - Algumas vezes, as ondas de água sobre o oceano têm alguns metros de altura, mas numa bacia, são pequenas. Por amplitude de uma onda entendemos a altura de sua crista em relação ao nível médio, isto é, a maior distância através da qual se mova a onda.

Frequência- Supondo que você esteja numa canoa amarrada a um cais e que as ondas elevem e abaixem a canoa rapidamente. A frequência é o número de ondas que passam pela canoa a cada segundo. As ondas sonoras têm frequência compreendidas entre 20 e 20.000 vibrações por segundo. As freqüências das ondas luminosas são bilhões de vibrações por segundo.

Comprimento - Representa a distância entre duas cristas ou dois vales (ou dois pontos consecutivos) de uma onda que vibra em fase.

Período- Intervalo de tempo necessário para que um perfil de onda completo passe diante do observador (ou do referencial escolhido). É o tempo de uma oscilação completa.

Onda - fís. Perturbação periódica mediante a qual pode haver transporte de energia de um ponto a outro de um material ou do espaço vazio. As vibrações dos corpos materiais são movimentos que freqüentemente encontramos na natureza. São as vibrações que produzem os movimentos ondulatórios de diversos tipos, constituindo as ondas que podemos perceber ao se propagarem no ar, na água, em uma mola, etc. É uma perturbação que se propaga à distância, permitindo o transporte de energia sem que haja transporte de matéria.

ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

São determinadas pela variação de campo elétrico ou de campo magnético. Podem se propagar no vácuo. Neste meio, a velocidade propagação das ondas eletromagnéticas é máxima e vale 300.000Km/h. Nos meios materiais, as ondas eletromagnéticas se propagam com velocidades inferiores a esse valor. Exemplos: Ondas de rádio, televisão, radar, micro-ondas raios infravermelhos, raios ultravioletas, RAIOS-X , raios cósmicos.

SOM

A sensação sonora, ou seja, o som é estimulado em nossos ouvidos por uma onda longitudinal cuja frequência está compreendida aproximadamente, entre 20 Hz e 20000 Hz. Ondas com frequência menores que 20 Hz ou maiores que 20000 Hz não estimulam o ouvido humano. Uma onda sonora tem sempre sua origem em um corpo material.

Infra-som - onda com frequência menor que 20 Hz - ex. os elefantes e os pombos-correio podem perceber estes sons.

Ultra-som - onda com frequência maior que 20000 Hz - ex. cachorros e morcegos podem perceber estes sons.

CURIOSIDADES-
Sonar é um dispositivo usado em submarinos e navios, para localizar objetos, emitindo ultra-sons e recebendo a onda refletida pelo objeto.
As ULTRASONOGRAFIAS e as ESCOCARDIOGRAFIAS emitem ultra-sons e recebem a sua reflexão.

ONDAS NA SUPERFÍCIE DE UM LÍQUIDO

Ocorrem em pulsos circulares ou em pulsos retos. A frente de onda corresponde à circunferência ou ao segmento de reta mais afastado da fonte.

Reflexão – Quando uma frente de onda, propagando-se numa superfície líquida, incide sobre um obstáculo, cada ponto da frente reflete-se, obedecendo à Lei da Reflexão (estudada para os espelhos, o ângulo de incidência é igual ao de reflexão.

Refração – Ocorre quando, numa superfície líquida, uma onda passa de uma região de maior profundidade para outra de menor profundidade (ou vice-versa).

O FENÔMENO

A interferência de ondas ocorre quando há uma superposição das ondas que possuem a mesma natureza em um mesmo meio.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Objetivos
Observar a refração e reflexão de ondas e os pulsos refratados numa cuba de água;
Observar as velocidades na parte funda e na parte rasa;
Investigar o fenômeno da interferência

Material
Kit cuba de onda;
Cartolina preta
Vibrador de placa retangular
Refrator de placa retangular e triangular

Procedimento Experimental
Faça a montagem da cuba de ondas. (Exemplo mostrado abaixo)

Montagem da cuba de onda

• Coloque água na cuba até uma altura de 10 mm aproximadamente e meça a altura nos quatros cantos da cuba para verificar se ela está nivelada.
• Cole o padrão de medida embaixo da cuba ou na parede onde a imagem vai ser projetada.
• Utilizando um dos dedos provoque uma perturbação no centro da cuba e observe as ondas formadas. Anote as observações.
• Com dois dedos produza em dois pontos diferentes uma perturbação e observe o encontro das frentes de onda de cada onda produzida. Anote as observações.
• Com um pedaço de tubo de PVC 20 mm produza ondas retilíneas e coloque um pedaço de madeira a frente e observe o encontro das ondas com o anteparo. Anote as observações.
• Coloque uma placa de vidro numa parte da cuba de forma a reduzir a profundidade de água nessa área e com o tubo produza ondas. Observe e anote.
• Coloque barreiras paralelas na cuba, deixando uma fenda de aproximadamente 1 cm e com o dedo e depois com o tubo produza ondas na direção da fenda. Anote as observações.

Responda:

1- Qual o formato da onda produzida com a perturbação realizada com o dedo?

2- O que ocorre quando há encontro das duas frentes de ondas produzidas simultaneamente?

3- O que ocorre quando a onda produzida pelo tubo se depara com um barreira?

4- Ao colocar a placa de vidro para diminuir a profundidade da água a velocidade propagação da onda é maior na parte rasa ou na parte funda?

5- O que ocorre quando a onda passa pela fenda?

6- Qual o formato da onda que passa pela fenda depois que uma onda retilínea e uma circular atinge a fenda?