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Alunos:Alice Ananda, Ana Carolina, Rafael Braga e Victor Augusto

Turma:102

Grupo:1

Atividade:Relatoŕio lab 14

Professor:Marcos

LAB 14. MODOS NORMAIS DE VIBRAÇÃO E RESSONANCIA

INTRODUÇÃO

Onda é o nome dado à transferencia dos efeitos de uma ação, realizada localmente, para regiões distantes do local no qual tal ação foi originalmente realizada. O "assunto Onda", assim como suasa características, efeitos e tranformações, é muito estudado pela física e para obtermos com êxito maiores conhecimentos sobre tal tema é necessário conhecermos e entendermos alguns conceitos. Eis abaixo alguns deles:

  • Vales e Cristas: Os vales e as cristas são, respectivamente, os pontos mais baixos e os pontos mais altos de determinada onda.

  • Amplitude:Amplitude de uma onda é a distância da posição da corda em repouso a uma crista ou um vale.

  • Frequẽncia: A frequência de uma onda é caracterizada pela quantidade de oscilações completas dadas por essa onda por unidade de tempo(minuto, segundo e etc)

  • Comprimento de Onda:O comprimento de uma onda pode ser definida, como a distância existente entre duas cristas ou entre dois vales de detreminada onda. Vale ressaltar que esse conceito possui outras definições, que expressão de formas diferentes a mesma ideia.Em um mesmo meio de propagação as ondas de maior comprimento terão uma maior frequência e vice versa.

  • Princípio da superposição:Quando duas ou mais ondas se propagam, simultaneamente, em um mesmo meio, diz-se que há uma superposição de ondas.A superposição também chada de interferencia é o fenomeno que ocorre quando duas ou mais ondas se encontram, gerando uma onda resultante igual a soma algébrica das pertubações de cada onda.Observe:

Ao analisarmos as duas imagens acima podemos observar que no momento em que as ondas A1 e A2 se encontram há uma superposição das mesmas e nesse momento elas se "transformam" em uma onda só com uma critsa que equivale a soma da altura das cristas das ondas anterires.

  • Interferência:Interferencia é o nome que se dá a superposição das ondas(fenômeno descrito acima). Ela é chada de construtiva quando quando as fases das ondas combinam, que é o caso das imagens apresentadas no item acima, ou pode ser chamada de interferencia destrutiva quando quando as fases não são a mesma. Observe um exemplo de interferencia destrutiva na imagem abaixo:

  • Modos normais de vibração:É faixa de frequencia com que o copro tende a vibrar.

  • Ressonância:É o fenomeno que acontece quando um sistema físico recebe quantidades de energia por meio de excitações de frequencia iguais a uma de suas frequencias naturais de vibração.

  • Ondas Estacionárias:Ondas estacionarias são ondas resultantes da superposiçaõ de duas ondas de uma mesma frequencia , mesma amplitude, mesmo comprimento de onda, mesma direção e sentidos opostos.

Nesta atividade experimental iremos observar ondas mecanicas em um fio , para entendermos melhor os conceitos apresentados acima e, principalmente, a propagação de açoẽs realizadas localmente.


OBJETIVOS

A atividade do lab 14 teve como principal objetivo estudar e entender as propriedades das ondas meccânicas , como elas reagem quando se encontram e as propriedades de vibração e ressonâcia. Além disso, observar como ondas mecânicas se propagam em um fio, e investigar fenômenos relacionados à interação entre ondas e estruturas capazer de vibrar, bem como a transmissão de vibrações entre duas estruturas acopladas.

O roteiro da atividade foi dividido em 4 explorações, cada uma com seus próprios objetivos específicos, tais como,

na exploração 1:

Descobrir se o modo de vibração caracterizado pela presença de um ventre central e dois nós nas extremidades pode ser obtido para qualquer frequência do gerador de sinal

Explicar porque o ventre se forma na região central e extremidade do fio apresenta-se como um quase nó

na exploração 2:

Analisar se existe alguma relação numérica entre a frequência utilizada para excitação do fio no modo de vibração estudado na exploração 1 e a frequência necessária para excitar o modo de vibração que foi obtido nesta exploração.

Explicar a presença de nós intermediários as longo do fio.

na exploração 3:

Prever qual seria a frequência necessária para excitar um quarto modo normal de vibração do fio no qual podem ser encontrados quatro ventres.

Descobrir se as várias frequências naturais de vibração de um fio exibem alguma relação matemática simples com o valor da frequência natural do primeiro modo de vibração.

Entender e utilizar o conceito de ressonância para responder às questões anteriores neste roteiro.

Compreender o conceito de “onda estacionária”

na exploração 4:

Entender a relação entre os resultados obtidos e a expressão: frequência fundamental de ressonância = 1/2comprimento do fio vezes a raiz da força de tensão aplicada sobre a densidade linear do fio






















































































































































































Apresentação e Análise do ResultadosEditar

A partir dos experimentos realizados em laboratório, seus resultados e a análise dos mesmos conseguimos alcançar os objetivos da atividade. Segue abaixo a apresentação e análise dos resultados obtidos a partir da realização de cada uma das explorações.






















































  • Exploração 1:Depois de realizarmos os procedimentos contidos na subseção “Exploração” pertencente a seção “Procedimentos e Métodos” a fim de alcançarmos os objetivos contidos na Subseção “Exploração 1”pertencente a seção “Objetivos” pudemos notar que o modo de vibração caracterizado pela presença de um ventre central e dois noś na extremidade não pode ser obtido para qualquer frequência do gerador de sinal pois o mesmo depende uma frequência específica. Notamos também que existe uma meneira simples de se explicar a formação do ventre na região central e o porquê de a extremidade do fio apresenta-se como um quase nó. Isso se deve ao fato de quê na parte central da linha encontravam-se







Apresentação e Análise do ResultadosEditar

A partir dos experimentos realizados em laboratório, seus resultados e a análise dos mesmos conseguimos alcançar os objetivos da atividade. Segue abaixo a apresentação e análise dos resultados obtidos a partir da realização de cada uma das explorações.



  • Exploração 1:Depois de realizarmos os procedimentos contidos na subseção “Exploração 1” pertencente a seção “Procedimentos e Métodos” a fim de alcançarmos os objetivos contidos na Subseção “Exploração 1”pertencente a seção “Objetivos” pudemos notar que o modo de vibração caracterizado pela presença de um ventre central e dois noś na extremidade não pode ser obtido para qualquer frequência do gerador de sinal pois o mesmo depende uma frequência específica. Notamos também que existe uma meneira simples de se explicar a formação do ventre na região central e o porquê de a extremidade do fio apresenta-se como um quase nó. Isso se deve ao fato de quê na parte central da linha encontravam-se



Apresentação e Análise dos resultadosEditar

A partir dos experimentos realizados em laboratório, seus resultados e a análise dos mesmos conseguimos alcançar os objetivos da atividade. Segue abaixo a apresentação e análise dos resultados obtidos a partir da realização de cada uma das explorações.

  • Exploração 1:

Depois de realizarmos os procedimentos contidos na seção “Procedimentos e Métodos” a fim de alcançarmos os objetivos contidos na Subseção “Exploração 1” pudemos notar que o modo de vibração caracterizado pela presença de um ventre central e dois noś na extremidade não pode ser obtido para qualquer frequência do gerador de sinal, pois o mesmo depende uma frequência específica, no caso cerca de 13 Hz. Notamos também que existe uma meneira simples de se explicar a formação do ventre na região central. Isso se deve ao fato de que na parte central da linha encontravam-se dois vales ou dois picos,formando a chamada interferência construtiva, ou seja, quando encontravam-se dois picos com sentidos opostos formavam um pico bem maior e quando encontravam dois vales com sentidos opostos formavam um grande vale, fazendo assim com que a onda ficasse no seu primeiro modo de vibração.

Interferência construtiva 1º Modo normal de vibração



  • Exploração 2:

Nessa exploração, colocamos o gerador de sinal numa frequência de aproximadamente 25 Hz para obter o segundo modo normal de vibração e notamos que, de um modo de vibração para outro a frequência aumenta cerca de 15 Hz (na tensão que a corda estava nesse exercicio e nessa espussura de corda) e que cada modo de vibração tem uma frequência específica.

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