CUBA DE ONDAS. Fonte de alimentação com duas saídas (lâmpada e vibrador) e protegidas com fusível e relé.

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1 CUBA DE ONDAS Composição do conjunto experimental Fonte de alimentação com duas saídas (lâmpada e vibrador) e protegidas com fusível e relé. Chave liga desliga e indicador de ligada com led verde, alimentação para o vibrador variável de 0 a 12V-DC 1,5 A e protegida contra curto circuito, a alimentação para a lâmpada 12V AC 3A protegida com fusível de 3A, chave 127/220. Fonte luminosa: cilíndrica com comprimento de 8 cm e diâmetro 50 mm, cabo com comprimento de 7,5cm e diâmetro 0,95 cm, alongador com comprimento de 25 cm e diâmetro de 0,95 cm, fixador e lâmpada de 12V-21W com lente condensadora de 8 di. Acessórios: fonte de onda pontua,l dupla fonte pontual, fonte onda reta, cinco obstáculos retos, obstáculo curvo e placa de acrílico para estudo de refração.

2 ESTUDO EXPERIMENTAL DAS ONDAS MECÂNICAS EM UM MEIO LÍQUIDO PROCEDIMENTOS 01. Montar a cuba de ondas conforme a figura ao lado e ajuste a distância do espelho ao anteparo de projeção em 120 cm 02. Colocar aproximadamente 5 mm de água na cuba e observar a profundidade da água nos cantos da cuba (nível) 03. Colocar o vibrador no lado maior da cuba. 04. Colocar a fonte de luz no lado menor da cuba. 05. Colocar a ponteira A (fonte pontual) no vibrador e ajustar para ficar com a ponta na superfície da água. 06. Com a fonte de alimentação desligada, gire o potenciômetro para esquerda (tensão zero). 07. Ligar a fonte e observar a projeção. 08. Ligar o vibrador girando o potenciômetro vagarosamente até que se tenha uma freqüência média. ESTUDO EXPERIMENTAL DAS ONDAS MECÂNICAS EM UM MEIO LÍQUIDO. 9. Desenho que representa os raios luminosos paralelos incidindo na superfície do líquido. 10. Por que a crista é a região mais clara e a depressão a região mais escura?

3 11. A distância entre duas regiões claras consecutivas representa que grandeza da onda? 12. Aumentar a freqüência de vibração e observar o comportamento do comprimento de onda. (aumenta / diminui) 13. Que relação existe entre a freqüência e o comprimento de onda? 14. A velocidade de propagação é a mesma em todas as direções?justificar a sua resposta. 15. A velocidade de propagação depende das grandezas freqüência e comprimento de onda? Justificar a sua resposta. REFLEXÃO DE UMA ONDA EM OBSTÁCULO RETO 01. Colocar o anteparo F na cuba conforme o desenho abaixo. 02. Com a ponta de uma caneta toque na superfície do líquido. 03. Observar o comportamento da onda incidente. (figura 01) 04. Observar o comportamento da onda refletida. (figura 02) 05. Mudar o ângulo de incidência. 06. Repetir os procedimentos 2, 3 e Na reflexão, as velocidades das ondas incidentes e refletidas são iguais? Justificar a resposta: 08. Colocar a ponteira D (fonte reta) no vibrador e ajustar para ficar na superfície da água, conforme a figura Comparar o ângulo de incidência com o ângulo de reflexão.

4 REFLEXÃO DE UMA ONDA EM OBSTÁCULOS CÔNCAVO E CONVEXO 01.Colocar o anteparo E (côncavo/convexo) na cuba conforme o desenho abaixo. 02. Ligar o vibrador girando o potenciômetro no sentido horário e em seguida no sentido contrario até que se tenha no máximo duas vibrações. 03. Observar o comportamento das ondas incidente e refletida no obstáculo côncavo. (figura 01) 04. Observar o comportamento das ondas incidente e refletida no obstáculo convexo. (figura 02) REFRAÇÃO DE ONDA BIDIMENSIONAL 01. Colocar a ponteira D (fonte reta) no vibrador e ajustar para ficar na superfície da água. 02. Ligar o vibrador girando o potenciômetro vagarosamente até que se tenha uma freqüência média e uma frente de onda bem definida e reta. 03. Ajustar a amplitude da onda para que a onda fique bem nítida. (figura 1) 04. Colocar a placa de acrílico no interior da cuba, para que se tenha duas regiões com profundidades diferentes conforme a figura abaixo. (figura 2) Atenção: A quantidade de água na cuba deve ter uma profundidade tal que sobre o acrílico tenha uma profundidade de 1 a 2 mm. ATIVIDADES 01. Comparar os comprimentos de onda nas duas regiões maior (profundidade/menor profundidade). 2. A freqüência se modifica com a mudança do meio de propagação?03. O comprimento de onda se modifica com a mudança do meio de propagação? 04. Em qual dos meios o comprimento de onda é maior? (maior profundidade/ menor profundidade)? 05. A velocidade de propagação é maior em qual meio?

5 DIFRAÇÃO DE ONDA BIDIMENSIONAL 01. Com a mesma montagem da experiência anterior, retirar a placa de acrílico e colocar os anteparos G conforme a figura abaixo. 02. Ligar o vibrador, girando o potenciômetro vagarosamente até que se tenha uma freqüência média e uma frente de onda bem definida e reta. 03. Ajustar a amplitude da onda para que a onda fique bem nítida. 04. Explicar por que atrás do obstáculo a frente de onda é circular. 05. Aumentar a freqüência do vibrador e observar o fenômeno de difração. 06. O fenômeno de difração depende do comprimento de onda? 07. Explicar o comportamento do fenômeno de difração com a variação do comprimento de onda. 08. Colocar dois anteparos na cuba, deixando uma fenda entre eles conforme a figura abaixo. 09. Ligar o vibrador em baixa freqüência e observar o fenômeno de difração. 10. Aumentar vagarosamente a freqüência da onda e observar o comportamento do fenômeno de difração. 11. Com uma freqüência média, diminuir de 5 em 5mm a abertura da fenda.

6 12. O fenômeno de difração depende da abertura da fenda? 13. Explicar o comportamento do fenômeno de difração com a diminuição da abertura da fenda. INTERFERÊNCIA DE ONDAS BIDMENSIONAIS COM DUAS FENDAS 01. Com a mesma montagem da experiência anterior, colocar na cuba os anteparos G, H, e I para formar duas fendas, conforme figura abaixo. 02. Ligar o vibrador girando o potenciômetro vagarosamente até que se tenha uma freqüência média e uma frente de onda bem definida e reta. 03. Ajustar a amplitude da onda para que a onda fique bem nítida. 04. Observar o fenômeno de interferência. 05. O que é interferência? 06. Construir um desenho que represente o fenômeno de interferência e indicar as linhas nodais e ventrais. 07. O que é interferência destrutiva? 08. O que é interferência construtiva? INTERFERÊNCIA DE ONDAS BIDIMENSIONALS COM DUAS FONTES PONTUAIS 01. Com a mesma montagem da experiência anterior substituir a fonte reta por uma fonte dupla C. 02. Ligar o vibrador girando o potenciômetro vagarosamente até que se tenha uma freqüência média. 03. Observar o fenômeno de interferência. 04. Observar a linha ventral central (interferência construtiva). 05. Observar a linha nodal de primeira ordem (interferência destrutiva). 06. Observar a linha ventral de primeira ordem (interferência construtiva). 07. Variar o comprimento de onda e observar o que ocorre com o número de linhas nodais. 08. Variara distância entre as fontes e observar o que acontece com o número de linhas nodais.

7 1. Linha nodal 2. Linha ventral 3. Crista da onda EFEITO DOPPLER 01. Com a mesma montagem da experiência anterior substituir a fonte dupla por uma fonte pontual A 02. Ligar o vibrador girando o potenciômetro vagarosamente até que se tenha uma freqüência média 03. Fonte pontual e ponto P 2 ambos em repouso. A freqüência da fonte é igual a freqüência da onda no ponto P A fixação do cabo do vibrador permite um aperto bem leve dando condições de rotação. 05. Gire lentamente o cabo do vibrador provocando deslocamento da fonte pontual, como mostra o desenho abaixo. Fonte pontual que se aproxima do ponto P 2 em repouso 06. Quando a fonte pontual se aproxima do ponto P 2 em repouso, o comprimento de onda: (aumenta/diminui). 07. A freqüência da onda no ponto P 2 é (maior/menor) que a freqüência da fonte pontual. Fonte pontual que se afasta do ponto P 1 em repouso 08. Quando a fonte pontual se afasta do ponto P 1 em repouso, o comprimento de onda: (aumenta/diminui). 09. A freqüência da onda no ponto P 1 é (maior/menor) que a freqüência da fonte pontual. 10. Escreva o que você entendeu sobre o efeito Doppler.