Instituto Superior de Engenharia do Porto- Departamento de Física

Rua Dr. António Bernardino de Almeida, 572 4200-072 Porto. Telm. 228 340 500. Fax: 228 321 159

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Laboratórios de Física

Estudo de uma onda estacionária numa mola

DEFI-NRM-0029 Versão: 00 Data: 11-09-2006

Departamento de Física 2

Objectivos

• Determinação da velocidade de propagação de uma onda longitudinal através da mola.

• Verificação da relação entre o comprimento de onda e o comprimento da mola para a formação de uma onda estacionária.

• Observação dos harmónicos numa onda estacionária.

Introdução teórica Para qualquer onda

onde: v – velocidade λ – comprimento de onda f – frequência

Equação de uma onda estacionária

( ) ( )wtsenkxtx cos2),( 0ψψ = onde: ψ – elongação

0ψ – semi-amplitude x – posição t – tempo

Condições fronteira – elongação máxima ou mínima Apenas existem os harmónicos ímpares para o caso da corda fixa numa só

extremidade:

λ

Estudo de uma onda estacionária numa mola

DEF

I-NR

M-0

029

( )vL

nf4

12 −=

fv λ=

Laboratórios de Física

Estudo de uma onda estacionária numa mola

DEFI-NRM-0029 Versão: 00 Data: 11-09-2006

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Material Necessário

• Mola e respectivo suporte • Gerador sinusoidal • Oscilador mecânico • Fita Métrica

Procedimento

1. Colocada a mola a oscilar, seleccione uma frequência para a qual sejam nítidos os nós e ventres da onda estacionária, registando-a. 2. Determine o comprimento de onda da mesma e a ordem do harmónico originado.

f λ n

3. Repita o procedimento para obter os pontos necessários a determinar, por regressão linear:

A velocidade de propagação das ondas longitudinais na mola a partir da frequência e da ordem do harmónico. A velocidade de propagação das ondas longitudinais na mola a partir da frequência e do comprimento de onda.

4. Calcule a incerteza associada à velocidade de propagação da onda estacionária na mola, determinada por cada um dos métodos referidos.

Questões: O que aconteceria se diminuissemos o comprimento da mola? E se aumentassemos a sua constante de elasticidade?

Como relaciona o fenómeno observado com as oscilações forçadas que poderíamos provocar na mesma mola?

Referências Bibliográficas

• Alonso e Finn, “Física” • Tipler, “Física”, volume II