RELATÓRIO CUBA DE ONDAS

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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.

Fresnel proporcionou um meio para calcular onde as zonas estão, determinando se um obstáculo influenciará principalmente na fase ou fora de fase entre o transmissor e o receptor. Obstáculos na primeira zona de Fresnel irão criar sinais com uma defasagem de 0 a 180 graus, na segunda zona que será 180 a 360 graus defasados, e assim por diante. Zonas pares têm a fase de máximo efeito de cancelamento e zonas ímpares pode realmente aumentar a potência do sinal.

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Figura 4: Representação da interferência na água.

Difração é um fenômeno que acontece quando uma onda encontra um obstáculo. Em física clássica, o fenômeno da difração é descrito como uma aparente flexão das ondas em volta de pequenos obstáculos e também como o espalhamento, ou alargamento, das ondas após atravessar orifícios ou fendas. Esse alargamento ocorre conforme o princípio de Huygens. O fenômeno da difração acontece com todos os tipos de ondas, incluindo ondas sonoras, ondas na água e ondas eletromagnéticas (como luz visível, raios-X e ondas de rádio). Assim, a comprovação da difração da luz foi de vital importância para constatar sua natureza ondulatória.

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Figura 5: Representação difração na água com 2 obstáculos.

Os objetos físicos também têm propriedades ondulatórias (em nível atômico), ocorrendo, portanto, difração com a matéria, o que pode ser estudado de acordo com os princípios da mecânica quântica.

Ainda que a difração ocorra sempre quando as ondas em propagação encontram mudanças, seus efeitos geralmente são marcados por ondas cujo comprimento é comparável às dimensões do objeto de difração. Por isso, a difração é observada mais recorrentemente nas ondas sonoras, pois são ondas com comprimento grande. Interações sonoras com dimensões entre 2 cm a 20 m são perceptíveis para nós, humanos. A difração da luz, nesse sentido, torna-se extremamente mais rara de acontecer, ou perceber, tendo em vista seu pequeníssimo comprimento de onda de 555nm, embora possam ocorrer fenômenos grandiosos com interferência óptica, tais como o arco-íris.

Se o objeto obstrutor oferecer múltiplas fendas, poderá resultar em um padrão complexo de intensidade variável. Isso se deve à interferência, isto é, a uma sobreposição de partes diferentes de uma onda que se propaga até o observador por caminhos diferentes. Richard Feynman escreveu: “Ninguém nunca foi capaz de definir a diferença entre interferência e difração satisfatoriamente. É somente uma questão de linguagem, e não há diferenças físicas específicas ou importantes entre elas. Tem-se, entretanto, que difração é o fenômeno devido a um obstáculo, já interferência refere-se mais a uma interação entre dois ou mais fenômenos ondulatórios."

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DESENVOLVIMENTO

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OBJETIVO GERAL

O objetivo deste trabalho é produzir e reconhecer ondas planas e circulares numa cuba de ondas, analisando o comprimento de onda formada por um vibrador em contato com a água a uma mesma frequência e frequência superior, observar a convergência de ondas e o efetio de difração relacionado a largura da fenda e o comprimento de onda.

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Objetivos específicos

Em ondas planas e circulares analisar em velocidade baixa e mais alta medir o comprimento da onda e verificar se as ondas continuam em comprimento de onda constante.

Observar a interferência (Fresnel) com as pontas próximas e afastadas, verificando para cada caso o número de raias.

A difração de uma onda o que ocorre se colocar