Qual é o aspecto da corda logo após a reflexão do pulso na extremidade fixa?

Anima��o da reflex�o de pulsos de onda na extremidade de uma corda; pulsos reais e virtuais

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a) Sem modificar nenhuma das opções do programa, pressione o botão corre o tempo. Se a anima��o estiver muito r�pida, diminua a velocidade no campo correspondente. Observe a reflexão do pulso na extremidade direita fixa. Use os botões parar, continuar e passo a passo, combinados com o bot�o inverter, para lhe dar maiores opções de observação. Modifique na lista de op��es situa��o da corda o estado da extremidade direita de "fixa" para "livre" e repita as observações.

b) Enquanto o pulso está se propagando para a direita ele pode ser descrito com uma função f(x - vt), onde f(x) é a forma do pulso em t = 0. Após a reflexão completa, ele pode ser descrito como uma função g(x + vt), propagando-se para a esquerda. A forma da função g está relacionada à de f, de modo que o pulso tem a mesma forma depois de refletido (meio não-dispersivo). E durante a reflexão? Marque as caixas de opção desenhar "pulso incidente" e "pulso refletido" e desmarque "soma dos pulsos". Pressione o botão corre o tempo e observe o pulso incidente sendo refletido. Marque agora a caixa de opção "soma dos pulsos", e observe como o deslocamento vertical dos elementos da corda é a soma dos dois pulsos. Faça isso com a extremidade fixa e livre, usando os botões de controle da anima��o para facilitar a observação.

c) Se o pulso fosse descrito, em t = 0, pela função g(x + vt), onde estaria ele em t = 0? Desmarque a caixa de opção "soma dos pulsos" e marque a caixa "mostrar espa�o virtual".  Pressione o botão corre o tempo e observe como acima, com a extremidade fixa e livre e usando os botões de controle para facilitar a observação. Marque agora a caixa "soma dos pulsos" e observe mais uma vez. Todo o lado direito da tela é dito "virtual": os pulsos aí representados não tem existência física, pois não existe corda nessa região do espaço - o que não quer dizer que não tenham sentido matemático, e podem ser muito úteis para descrever a reflexão. Quando o pulso incidente entra nessa região ele se torna um pulso virtual ao mesmo tempo que o pulso refletido sai  e se torna real: na verdade isso é apenas uma representação do fato do pulso incidente estar sendo refletido e se tornando no pulso refletido.

Física

Ondas

Borges e Nicolau

Exercício 1
A mão da pessoa, segurando a extremidade de uma corda tensa e flexível, produz uma perturbação que se propaga ao longo da corda. A perturbação denomina-se pulso e o movimento do pulso constituí uma onda. A mão da pessoa é a fonte e a corda é o meio em que a onda se propaga.


Observe na figura uma onda periódica propagando-se numa corda.

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a) Classifique o tipo de onda, dizendo se é transversal ou longitudinal.


b) O que representam as distâncias a e ?.


c) Quais os nomes que são dados aos pontos A e B? E aos pontos C e D?

Resolução:

a) Como a direção de propagação é perpendicular à direção de vibração, concluímos que a onda é transversal.

b) a: amplitude; ?: comprimento de onda

c) A e B: cristas; C e D: vales

Exercício 2
Observe uma onda periódica propagando-se em uma mola. Classifique o tipo de onda, dizendo se é transversal ou longitudinal.

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Resolução:

Como a direção de propagação coincide com a direção de vibração, concluímos que a onda é longitudinal.

Exercício 3
Dois pulsos propagam-se ao longo de uma corda em sentidos opostos.

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a) Represente a corda no instante em que ocorre a superposição dos pulsos.

b) Represente a corda depois de ocorrer a superposição.

Resolução:

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Exercício 4
A forma de uma corda, num determinado instante, por onde uma onda se propaga, está representada abaixo. A velocidade de propagação da onda na corda é de 10 cm/s. Determine a frequência e o comprimento de onda.

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Resolução:

Da forma da corda, concluímos que: ? = 4x1cm  =>  ? = 4 cm

v = ? . f  =>  10 = 4 . f  =>  f = 2,5 Hz

Exercício 5
A vibração de uma fonte produz, em 5 segundos, ondas em uma corda que apresenta o aspecto indicado na figura. Determine:

a) a frequência

b) o comprimento de onda

c) a velocidade de propagação.

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Resolução:

a) Por regra de três, temos: Em 5 s  =>  1,5 vibração. Logo em 1 s  =>  0,3 vibração. Portanto, a freqüência é f = 0,3 Hz

b) ? = 4x1cm  =>  ? = 4 cm

c) v = ? . f  =>  v = 4 . 0,3  =>  v = 1,2 cm/s

Exercício 6
Um pulso é produzido na extremidade A de uma corda tensa, propaga-se e atinge a extremidade B.

Duas situações são mostradas relativas ao pulso refletido. Qual delas corresponde à extremidade B fixa?

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Resolução:

Quando a extremidade é fixa o pulso sofre reflexão com inversão de fase. Portanto, a situação a) corresponde à extremidade B fixa.

Exercício 7
Analise a frase a seguir e responda se está certa ou errada:
A frequência de uma onda é sempre a frequência da fonte que a emite.

Resolução:

A frase está CERTA

Nos exercícios 8 e 9 preencha os espaços utilizando a adequadamente as grandezas: frequência; comprimento de onda e velocidade de propagação.

Exercício 8
Na reflexão de uma onda não variam a ........................................ , a ...................................... e o ............................................ .

Resolução:

freqüência; velocidade de propagação; comprimento de onda.

Exercício 9
Na refração a ................................ não varia. A ................................................ e o ................................................ variam na mesma proporção.

Resolução:

freqüência; velocidade de propagação; comprimento de onda.

Exercício 10
Uma onda reta propaga-se na superfície da água de um tanque e incide num obstáculo, como mostra a figura, na qual representamos frentes e um raio de onda.

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Refaça a figura e represente o correspondente raio de onda e as frentes de onda após a reflexão.

Resolução:

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Exercício 11
Uma onda reta propaga-se na superfície da água de um tanque e passa de um meio I para outro meio II. Na figura representamos frentes de onda incidentes e refratadas.

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Em qual meio é maior a velocidade de propagação da onda? Entre os meios I e II, qual é o mais raso?

Resolução:
A distância entre duas frentes de onda consecutivas é igual ao comprimento de onda. Assim, o comprimento de onda no meio I é maior do que no meio II. De v = ? . f, sendo f constante, concluímos que no meio I a onda se propaga com velocidade maior.

No meio II a velocidade de propagação da onda é menor e portanto este meio é mais raso.

Exercício 12
Dados os sons de freqüências 400Hz e 250 Hz, qual deles é mais grave?

Resolução:

O som de frequência 250 Hz é mais grave do que o som de freqüência 400 Hz.

Exercício 13
Qual é a qualidade fisiológica do som que permite distinguir, para um ouvinte, sons de mesma altura, emitidos por instrumentos diferentes, mesmo que estes sons tenham mesma intensidade?

Resolução:

A qualidade fisiológica do som que permite distinguir, para um ouvinte, sons de mesma altura, emitidos por instrumentos diferentes, mesmo que estes sons tenham mesma intensidade, chama-se TIMBRE.

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O que ocorre com um pulso em uma corda fixa?

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O que acontece com as ondas numa corda quando atingem uma extremidade fixa?