Download Cuba de Ondas - Difração - Universidade Católica de Brasília

Universidade Católica de Brasília
Curso de Física
Ondas
Cuba de Ondas - Difração
Objetivo
• Demonstrar os tipos de ondas, neste caso a difração.
Introdução
Quando observamos as ondas na água utilizando a parede lateral de um aquário, podemos perceber
que a parte superior da onda (denominada crista) e a parte inferior (depressão ou vale), sendo a distância entre
duas cristas ou dois vales é igual ao comprimento de onda que é representado por λ, como mostra a figura 1.
Figura 1: Desenho da onda na água.
Podem ser produzidas na água ondas do tipo planas e circulares (esféricas). Se tocarmos levemente a
superfície da água com uma régua, obtém – se ondas retas (planas). Uma onda de pequena duração é
denominada pulso, no caso de ondas retas (planas), um pulso reto. O movimento do pulso reto é tal que se
mantém paralelo à linha que indica a sua posição original. O comprimento de onda é medido como a distância
entre dois pulsos adjacentes quaisquer.
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Cuba de Ondas
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Figura 2: Desenho que representa a formação de ondas planas, onde mostra o comprimento de onda e a direção e o
sentido estão representados pela seta.
Quando uma pedra é atirada na água, aparece uma configuração circular que se estende a partir do
ponto de impacto da pedra. Uma perturbação desse tipo se denomina onda circular, que movimenta-se apenas
na superfície da água. A figura abaixo mostra um pulso circular e em seguida o mesmo pulso. Observe que a
direção de propagação é radial e o sentido é de dentro para fora do círculo.
Figura 3: Desenho que representa a onda circular, onde a direção e o sentido de propagação estão indicados pela seta.
Se utilizarmos um gerador de pulsos que emite uma quantidade de pulsos sucessivos, em intervalos
de tempo iguais a T, ele irá produzir um movimento denominado periódico, e o intervalo de tempo de
repetição de cada pulso será chamada de período. As ondas assim produzidas são denominadas ondas
periódicas. A quantidade de vezes que este movimento se repete na unidade de tempo é a freqüência, f. Como
conseqüência das definições de período e freqüência temos que a freqüência é o inverso do período e viceversa:
f =
1
1
ouT =
T
f
Unidade de freqüência e de período - SI
f = 1 ciclo / s = 1 hertz (1 Hz)
T = 1 ciclo / Hz = 1 segundo (1 s)
A velocidade v da frente de onda é constante para cada meio e é dada pelo produto da freqüência, f,
pelo comprimento de onda, , ou seja:
v = f .λ
Como f = 1 / T, obtemos também a relação:
v=
λ
T
Materiais Necessários
• 1 cuba de ondas
• 1 conjunto de acessórios
• 1 cartolina
Montagem
Montar o experimento conforme a figura abaixo.
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Ponha água na cuba até uma altura de 1,3 cm. Observe se a cuba estará nivelada.
Procedimentos
1. Coloque na cuba um obstáculo, por exemplo, um bloco de parafina, pequeno e liso, aproximadamente a
10 cm do gerador de ondas.
2. Reduza o comprimento de onda aumentando a freqüência. Observe a difração através do estroboscópio.
Repita o procedimento para diversos comprimentos de onda. Desenhe no anteparo a sombra dos
obstáculos e a difração.
3. Coloque na cuba, os dois obstáculo, formando uma pequena fenda. Produza ondas periódicas de
diferentes comprimentos de onda.
4. Observe, com o auxílio do estroboscópio, a difração produzida nas bordas da fenda.
5. Mantenha constante o comprimento de onda e varie a abertura da fenda. Observe a difração.
6. Desenhe no anteparo a sombra dos obstáculos e a difração.
Tarefas
1. Que relação existe entre o comprimento de onda e a difração, para o mesmo obstáculo?
2. Para uma mesma fenda , qual é a relação entre o comprimento de onda e a difração?
3. Para um mesmo comprimento de onda, qual é a relação entre a abertura da fenda e a difração?
4. Qual é a forma da onda que passa por uma fenda muito estreita?
5. Qual é a forma da onda que passa por uma fenda muito aberta?
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