Ondas mecanicas

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ondas mecânicas
Fernando Salgado [EME – 18809]
Lucas Trevisan Rezende [EME – 18673]
Victor César de Sousa Marques [EME – 19084]
Resumo: Através da análise da propagação de ondas mecânicas em uma corda faz-se a sua distinção em ondas transversais e longitudinais e, a partir disto, estuda-se a influência de determinados parâmetros na velocidade de propagação de movimentos ondulatórios.Ainda, apresenta-se a relação entre o comprimento de onda com a extensão de uma mola para ondas longitudinais.

1. Introdução
1.1 Objetivos
Para este experimento tem-se por objetivo distinguir as ondas transversais das longitudinais, determinar e demonstrar os parâmetros envolvidos no cálculo da velocidade de propagação de movimentos ondulatórios. Além disso, objetiva-se a dedução de uma expressãoque relaciona o comprimento de onda com a extensão da mola.
1.2 Introdução Teórica
Ondas mecânicas são perturbações que se propagam devido à continuidade de um determinado meio material. Quanto à direção de propagação, as ondas podem ser classificadas como transversais ou longitudinais.
1.2.2 - Ondas Transversais
São aquelas que possuem as oscilações dos pequenos elementos do sólidoperpendiculares à direção de propagação da onda.
Uma corda, com determinada densidade linear, esticada sujeita a um pulso em uma das extremidades exemplifica esta onda, conforme figura 1.

Figura 1- Corda esticada fixa nas extremidades
Para ondas mecânicas transversais em uma corda, a velocidade de propagação da onda é dada por:

Onde SYMBOL 116 \f "Symbol" é a tensão aplicada e µ é a densidadelinear da corda (µ = M/L).
As ondas (transversais ou longitudinais) ao ficarem limitadas a certo espaço onde uma de suas extremidades está presa, ocorre reflexão nas duas extremidades e isso faz com que existam ondas se deslocando nas duas direções. Tanto em uma mola como em uma corda, certas freqüências provocam configurações estacionárias de vibrações devido à interferência de ondas. Essasconfigurações são denominadas de ondas transversais [2].
No caso da corda, com as duas extremidades fixas, as condições de contorno impõem que a onda deve apresentar nós nas extremidades, ou seja, nas extremidades o deslocamento da corda deve ser nulo. Isso só ocorrerá se:

Onde n é o número de ventres, é o comprimento de onda, L é o comprimento da corda.
1.2.1 - Ondas Longitudinais
Ondaslongitudinais possuem a direção de propagação coincidente com a direção de vibração (propagação da onda), sendo o deslocamento dos átomos e moléculas é paralelo a direção do movimento da onda. Esse tipo de onda propaga-se nos sólidos, líquidos e gases, pois é uma onda mecânica.
Um exemplo desse tipo de onda é uma mola presa nas duas extremidades, conforme figura 2.

Figura 2- Mola esticada presa nasextremidades
Quanto à velocidade de propagação de ondas longitudinais numa mola, tem-se:

Onde K é a constante elástica da mola, L o seu comprimento, µ a densidade linear da mola.

1.3 Material Utilizado
* Gerador de abalos Reichert;
* Subconjunto para ondas mecânicas longitudinais;
* Subconjunto para ondas mecânicas transversais;
* Trena;
* Balança.
1.4 ProcedimentoExperimental
1.4.1 Ondas transversais estacionárias na corda
i. Inicialmente fez-se os ajustes e calibrações dos equipamentos a serem utilizados juntamente com a montagem do subconjunto para ondas mecânicas transversais, utilizando uma corda de µ = 0,22 [g/m];
ii. A disposição do subconjunto e do gerador de abalos Reichert consta na figura 3;

Figura 3 – Subconjunto para ondas mecânicastransversais

iii. Com o dinamômetro zerado, o qual está presente no subconjunto, regulou-se a tensão na corda para 0,5 N e ligou-se o gerador de abalos. Desta forma, regulou-se a freqüência para 50 Hz, e observou-se o comportamento da corda. Nota-se para este processo que há um certo valor de tensão que a amplitude é máxima, denotada por tensão de ressonância;
iv. Em seguida, progressivamente...
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