Experimentos com ondas mecânicas

Escrito por j.t. barett | Traduzido por beatriz palma
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Experimentos com ondas mecânicas
Ondas mecânicas precisam de um meio para se propagar, como, por exemplo, a água (Photos.com/Photos.com/Getty Images)

As ondas mecânicas são impulsos energéticos que se movem através de um meio. Elas expandem ou comprimem a substância momentaneamente quando passam por elas, de forma que objetos sólidos, líquidos e gasosos podem conduzir ondas mecânicas, enquanto que o vácuo faz com que cessem. Alguns exemplos desse tipo de onda são os tremores de terra, o som e as ondas do oceano. Existem experimentos que podem mostrar facilmente o funcionamento de uma onda mecânica, a diferença entre ondas transversais e longitudinais e o efeito que a tensão do meio tem sobre elas.

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Onda de impulso

Amarre uma corda com firmeza a um objeto bem preso a uma parede, como, por exemplo, uma grade. Segure a corda e ande para longe da parede até que a corda fique levemente frouxa. Balance-a rapidamente para cima e para baixo, como se estivesse estalando um chicote. Perceba que a onda percorre o comprimento da corda da sua mão até a parede e volta. A parede "reflete" a onda de volta para você. Se observar de perto, verá que a onda que se move de volta para sua mão é uma imagem invertida, espelhada da onda que viajou em direção à parede. De acordo com a Terceira Lei de Newton, quando a onda atinge a parede, esta responde ao movimento empurrando a corda para a direção oposta. Essa reação da parede resulta na inversão da onda.

Onda estacionária

Amarre uma corda entre dois objetos firmemente presos a uma parede, deixando a corda levemente frouxa. Se mover a corda repetidamente para cima e para baixo, as ondas viajarão para frente e para trás, entre os dois objetos. Tente sacudir a corda mais rápido e mais devagar. Em algum ponto, haverá a formação de uma onda estacionária, ou seja, parecerá que a onda não estará se movendo. O comprimento desse tipo de onda é uma fração simples da distância entre os dois objetos. Por exemplo, se vir uma onda estacionária com uma crista e um vale, seu comprimento será exatamente a distância entre os objetos. Se existirem duas cristas e dois vales, o comprimento equivale à metade dessa distância. Quanto mais rápido mover a corda, mais ondas estacionárias você verá.

Tensão

Corte um elástico, transformando-o em uma tira, ao invés do círculo. Puxe as pontas até o exato ponto em que o elástico deixe de ficar frouxo. Faça um movimento no elástico e observe que ele vibra, ainda que bem devagar. Puxe mais as pontas do elástico, aumentando a tensão, e crie outro movimento. Perceba que ele vibra mais rápido. Quando maior a tensão no elástico, mais rápidas as vibrações.

Onda longitudinal

Coloque uma mola de brinquedo em uma superfície dura e estique-a entre você e um parceiro. Se mover a mola de um lado para outro, o resultado será uma onda transversal, assim como aquelas criadas pela corda. Se puxar rapidamente a ponta da mola para frente e para trás, surgirá uma onda longitudinal ou de compressão. Esse tipo de onda não faz com que a mola se mova para os lados; ao invés disso, a onda se move na direção do comprimento da mola, comprimindo e esticando as espiras. Como na onda transversal, a onda longitudinal reflete de volta quando atinge o outro lado. As ondas sonoras são ondas de compressão que acontecem quando as moléculas são esmagadas e espalhadas no ar.

Sino no vácuo

Tenha em mãos a aparelhagem para o sino no vácuo, além de uma bateria de seis volts e uma bomba de vácuo. Certifique-se de que a tampa do reservatório contendo o sino está bem parafusada. Conecte a bateria ao sino e será possível ouvi-lo tocar alto. Conecte a bomba de vácuo em uma mangueira, que deve ser ligada a uma abertura do reservatório. Ligue a bomba de vácuo. Conecte o sino à bateria novamente. Enquanto a bomba drena o ar do reservatório, o barulho do sino fica mais fraco, até que é quase impossível escutá-lo, ainda que o badalo esteja visivelmente atingindo o sino. Desconecte a mangueira e desligue à bomba. Quando o ar voltar para o reservatório, você escutará o sino novamente. As ondas mecânicas, como o som, precisam de um meio através do qual possam viajar. Removendo esse meio, no caso, o ar, as ondas sonoras desaparecem.

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