Oscilações Forçadas

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Oscilações forçadas  Oscilações forçadas   UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS- UFAMINSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS –ICEDepartamento de Física UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS- UFAM INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS –ICE Departamento de Física Oscilações Forçadas Oscilações Forçadas "Estuda as características das ondas estacionárias através da ressonância em cordas vibrantes". "Estuda as características das ondas estacionárias através da ressonância em cordas vibrantes". LABORATÓRIO DE FÍSICA II COORDENADORA: QUEREM HAPUQUE ALUNO: CLAUDERSON ANDRADE 20810154 LABORATÓRIO DE FÍSICA II COORDENADORA: QUEREM HAPUQUE   ALUNO: CLAUDERSON ANDRADE 20810154 [email protected] [email protected] Física II Física II 18 DE DEZEMBRO DE 2009 18 DE DEZEMBRO DE 2009 UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS –UFAM INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS –ICE Departamento de Física Laboratório de Física II PROFESSORA: QUEREM HAPUQUE aluno: Clauderson Pereira de Andrade matr. 20810154 Este relatório científico sobre 'OSCILAÇÕES FORÇADAS' é parte de uma avaliação solicitada pela coordenadora da sala de laboratório de Física II, como nota parcial das experiências [email protected] Este relatório científico sobre 'OSCILAÇÕES FORÇADAS' é parte de uma avaliação solicitada pela coordenadora da sala de laboratório de Física II, como nota parcial das experiências realizadas. LABORATÓRIO DE FÍSICA II RELATÓRIO DE LABORATÓRIO TEMA: OSCILAÇÕES FORÇADAS INTRODUÇÃO Esta experiência realizada no laboratório com a utilização de um motor vibrador, uma corda com massa de 4g e com comprimento de 1770mm . Este sistema sofre a ação de uma força externa que varia sinusoidamente. Se uma corda, fixada nas suas extremidades e tracionada por uma força F, for excitada por um vibrador de freqüência qualquer, toda extensão da corda entrará em vibração. São as chamadas OSCILAÇÕES FORÇADAS. OBJETIVO Estudar as características das ondas estacionárias através da ressonância em cordas vibrantes. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Todo sistema físico que exibe movimento harmônico simples (MHS) é caracterizado por um (ou mais) frequência natural . Se um desses sistemas encontra-se sob a ação de uma força externa que varia sinusoidamente com uma freqüência natural , constata-se que a freqüência da força externa se aproxima da freqüência natural do sistema, a amplitude de vibração aproxima-se do infinito. Esse fenômeno é conhecido como ressonância. Se uma corda, fixada nas suas extremidades e tracionada por uma força F, for excitada por um vibrador de freqüência qualquer, toda extensão da corda entrará em vibração. São as chamadas Oscilações Forçadas. Quando a freqüência do excitador for igual a uma das freqüências naturais da corda, formam-se na mesma ondas estacionárias e diz-se que o excitador e a corda estão em ressonância. Os corpos (corda, coluna de ar, etc), de um modo geral, possuem uma ou mais freqüências naturais, nas quais se observa que eles vibram com maior facilidade, ou seja, com melhor aproveitamento da energia recebida. PARTE EXPERIMENTAL - MATERIAL NECESSÁRIO 1 MOTOR VIBRADOR 1PORTA PESO DE 10 g 4 MASSAS DE 50g 1 POLIA 1 RÉGUA MILIMETRADA COM DOIS CURSORES 1 TRIPÉ 4 GRAMPOS 1 HASTE DE 1m 1 BARBANTE AJUSTE DE FREQUÊNCIA2 GRAMPOS DUPLOS AJUSTE DE FREQUÊNCIA GRAMPOSHASTE 1mBARBANTE GRAMPOS HASTE 1m BARBANTE MOTOR VIBRADOR MOTOR VIBRADOR POLIA POLIA RÉGUA MILIMETRADA RÉGUA MILIMETRADA PESO DE 10g PESO DE 10g CURSORES CURSORES ONDA ONDA NÓ OU NODO NÓ OU NODO – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL A polia deve ser presa na haste, aproximadamente à 60cm acima da mesa. Determine o comprimento e a massa do barbante. Coloque 20g no porta peso da montagem acima , anote a massa responsável pela força de tração no barbante. Ligue o motor vibrador, aumentando a freqüência até achar uma onda estacionária. Meça a distância entre dois nós. Repita este procedimento aumentando os valores da força de tração sobre a corda, acrescentando massas de 20g no porta peso. TRATAMENTO DE DADOS Calcule as forças de trações F. Usando a expressão calcule a velocidade de propagação da onda (incidente ou refletida) no barbante, para cada força de tração. Determine a freqüência da onda, para cada velocidade. Lembre-se que a distância entre dois nós consecutivos corresponde a meio comprimento de onda . Tabele seus resultados (força , velocidade, comprimento de onda e freqüência). 1ª TABELA massa(g) n° de nós () Comp. da onda () 30 6 220 60 3 480 90 2 600 Calculando as forças de trações F F= m.g 2ª TABELA Massa(Kg) Gravidade(m/s2) F=P=m.g(N) 0,03 9.8 0,294 0,06 9.8 0,588 0,09 9.8 0,882 Calculando a velocidade de propagação da onda 3ª TABELA F(N) Tensão L(m) comprimento Massa(Kg) Massa corda (m/s) 0,294 1,770 0,004 11,40591952 11,4 0,588 1,770 0,004 16,13040607 16,1 0,882 1,770 0,004 19,75563211 19,7 Calculando a freqüência da onda para cada velocidade (lembrando que a distância entre dois nós consecutivos corresponde a meio comprimento da onda(). Características: Não há transporte de energia A distância entre dois nós é (ou nodos) A distância entre um nó e um ventre é A distância entre dois ventres é 4ª TABELA F (N) f (Hz) 0,294 11,4 0,220 19,3 0,588 16,1 0,480 13,6 0,882 19,7 0,600 11,1 OBS: As variáveis que influem na freqüência de vibração do barbante são: o número de nós e o comprimento do barbante. Já no violão a freqüência depende da força aplicada e do comprimento. É MUITA ONDA.............