RELATÓRIO CUBA DE ONDAS
Por: Rafael Cristiano Bartz • 14/6/2017 • Relatório de pesquisa • 3.300 Palavras (14 Páginas) • 874 Visualizações
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CHARLES MUNIZ
CLEBER HAACK
RAFAEL CRISTIANO BARTZ
RODRIGO SOARES DE FREITAS
ROGER ANDRE TEIXEIRA
RELATÓRIO DOS EXPERIMENTOS DE ONDAS
CHARLES MUNIZ
CLEBER HAACK
RAFAEL CRISTIANO BARTZ
RODRIGO SOARES DE FREITAS
ROGER ANDRE TEIXEIRA
ONDAS CIRCULARES E ONDAS PLANAS
INTERFERÊNCIA (FRESNEL)
DIFRAÇÃO DE UMA ONDA
Relatório técnico apresentado como requisito
parcial para obtenção de aprovação na disciplina
Física Experimental – Ondas, Óptica e Termologia,
no Curso de Engenharia, na Universidade La Salle.
Profª. Drª. Priscila Chaves Panta
RESUMO
Para simular essa situação a propagação de ondas circulares e planas, a fim de estudar o comportamento dessas ondas, utilizamos a cuba de ondas (recipiente com fundo transparente onde, através de uma lâmina de líquido, são produzidas ondas mecânicas utilizando-se um vibrador).
Este experimento demonstra algumas propriedades das ondas mecânicas, os resultados da observação da propagação de ondas na água, sendo possível diferenciar pulso de onda, onda harmônica, onda plana e onda circular. Com os dados obtidos por meio de fotografia, obteve-se o comprimento de onda de uma onda plana e circular, verificou a lei de reflexão e analisou o fenômeno de interferência de ondas.
Palavras-chave: cuba de ondas, onda plana, onda circular, interferência de ondas, difração, comprimento de onda.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 5
2 DESENVOLVIMENTO 9
2.1 OBJETIVO GERAL 9
2.1.1 Objetivos específicos 9
2.2 METODOLOGIA 9
2.3 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 10
2.3.1 Ondas circulares e ondas planas. Erro! Indicador não definido.
2.3.2 Interferência (Fresnel) Erro! Indicador não definido.
2.3.3 Difração de uma onda Erro! Indicador não definido.
3 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 22
REFERÊNCIAS 23
INTRODUÇÃO
O estudo de ondas em duas dimensões pode ser realizado usando uma cuba de ondas. Uma cuba de ondas é um recipiente de vidro com pés niveladores que vem acompanhada com os acessórios indicados na figura abaixo. Utilizando vibradores adequados, são produzidas na cuba ondas planas (pulsos restos) e ondas esféricas (pulsos circulares).
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Figura 1: Montagem da Cuba de Onda
Uma onda plana é uma onda de frequência constante, cujas frentes de onda (superfícies de fase constante, por exemplo, os máximos de amplitude) são planos infinitos, paralelos entre si, e com amplitude constante e perpendicular ao vector de velocidade de fase. Nos casos mais simples, esta é a mesma da direção de propagação.
Uma onda eletromagnética pode ser considerada plana quando vinda de muito longe (infinito, por exemplo), tendo assim seus vetores Poyting paralelos no detector. Ondas eletromagnéticas nessas condições sempre podem ser consideradas planas e de intensidade constante. Veja que toda onda eletromagnética não é plana, e sim é aproximada por uma onda eletromagnética plana; um modo de se criar uma onda eletromagnética plana seria criar um plano infinito vibrante com densidade de carga elétrica constante em qualquer lugar desse plano; o que é impossível.
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Figura 2: Representação de ondas planas na água.
Uma onda esférica (circulares), em física, é que a onda tridimensional cuja frentes de onda para um observador em repouso em relação à fonte e a forma em que ele se propaga são esferas concêntricas, cujos centros coincidem com a posição da fonte de perturbação. Uma condição necessária para uma onda esférica é que o meio de propagação é homogéneo e isotrópico e, por conseguinte, a velocidade de propagação é a mesma em todas as direções.
As ondas sonoras são ondas aproximadamente esféricas à medida que se propagam através de um homogéneo e isotrópico, e a média do ar ou água em repouso. Além disso, a luz propaga-se na forma de ondas esféricas no ar, água, ou por meio de vácuo.
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Figura 3: Representação de ondas circulares na água.
Em óptica e comunicações de rádio (na verdade, em qualquer situação que envolva a radiação de ondas, que inclui eletrodinâmica, acústica, radiação gravitacional e sismologia), uma zona de Fresnel, nomeado a partir do físico Augustin-Jean Fresnel, é um dos (teoricamente infinitos) elipsoides concêntricos que define os volumes do padrão de radiação (geralmente) de abertura circular. As zonas de Fresnel resultam de difração por uma abertura circular.
A seção transversal da primeira zona de Fresnel (mais interna) é circular. As zonas de Fresnel subsequentes são coroas circulares (em forma de donut ou rosquinha) em seção transversal, e concêntrico com o primeiro.
Para maximizar o sinal do receptor, é preciso minimizar o efeito da perda de obstrução removendo obstáculos da linha de visada. Os sinais mais fortes estão na linha direta entre o transmissor e o receptor e sempre se encontram na primeira zona de Fresnel.
Se desobstruída, as ondas de rádio vão viajar em uma linha reta a partir do transmissor para o receptor. Mas se existem superfícies reflexivas ao longo do caminho, como corpos de água ou terrenos lisos, as ondas de rádio refletidas essas superfícies podem chegar fora de fase (por refletir em uma superfície dentro de uma zona de Fresnel par) com os sinais que viajam diretamente e reduzir a potência do sinal recebido. Por outro lado, a reflexão (de uma superfície dentro de uma zona de Fresnel ímpar) pode aumentar a potência do sinal recebido se a reflexão e os sinais diretos chegam em fase. Às vezes, isto resulta na descoberta contra intuitiva de que a redução da altura de uma antena aumenta a relação sinal-ruído.
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