Ondas na superfície da água

 

O que ocorre com um objeto que flutua quando ele recebe uma onda?
O que ocorre com uma onda quando ela encontra um obstáculo em seu caminho?
Perguntas como essas podem ser respondidas com o auxílio de materiais bem simples. Venha descobrir.

Palavras-chave

Ondas transversais; difração.

Você vai precisar de:

1 vasilha retangular e transparente com área aproximadamente igual a da base do retroprojetor;
3 buchas (esponjas) de lavar louça;
tesoura;
2 bioquinhos de madeira que, colocados lado a lado, perfazem um comprimento cerca de 2 cm inferior à largura da vasilha retangular;
lápis ou caneta;
bolinha de isopor;
conta-gotas;
bureta.

 

Mãos à obra

Passo 1
Montado o tanque de ondas

Corte tiras das buchas de lavar louça com cerca de 2,5 cm de altura. Cerque as laterais da vasilha retangular com as tiras de bucha deixando a parte mais dura em contato com a vasilha.

Preencha a vasilha com água até 1 ,5 cm de altura.

 

Passo 2
Movimento de um objeto atingido por uma onda transversal

Coloque uma bolinha de isopor para flutuar sobre a água ou faça uma bolha de ar em um ponto qualquer da superfície da água. Você pode colocar um pouco de detergente na água e usar um conta-gotas para soprar a bolha na superfície.

Use um conta-gotas ou uma bureta para gerar ondas na água com as gotas que caem uma após a outra. Antes de soltar a primeira gota, peça aos estudantes para dizer que tipo de movimento a bolinha de isopor ou a bolha de ar irão experimentar quando forem atingidas por uma onda.

Utilize os resultados da observação para definir as ondas na superfície da água como ondas transversais. As ondas se propagam ao longo do plano horizontal, enquanto a bolinha ou a bolha executam movimentos para cima e para baixo. Em alguns casos, pode haver um pequeno deslocamento da bolinha ou da bolha no plano horizontal, não necessariamente no sentido de propagação das ondas.

Passo 3
O comportamento de uma onda que encontra um obstáculo em seu caminho
 
Use dois bloquinhos de madeira para fazer uma barreira para as ondas geradas pelas gotas de água que caem sucessivamente.
Note que as ondas voltam a se propagar em frentes circulares a partir da fenda formada pelos bloquinhos.
Experimente variar a largura da fenda usando o fato de que os bioquinhos podem ser inseridos entre dois pedaços de bucha que cercam as laterais da vasilha transparente.

O que acontece

A superfície da água tem um comportamento elástico, devido ao fenômeno da tensão superficial. Assim, quando uma gota atinge a superfície da água, ela produz uma deformação, afundando tal superfície no ponto em que caiu. Devido à elasticidade da superfície da água, a região que sofre o afundamento tende a voltar e ultrapassar o plano horizontal, fazendo um “calombo” na superfície. Enquanto essa região executa esse movimento, a primeira deformação é transmitida através da superfície. Em seguida, o próprio “calombo” também é transmitido, de forma que uma série de oscilações acaba viajando pela superfície da água.

Essas oscilações são transmitidas em todas as direções simultaneamente, de modo que o fenômeno dá origem a uma frente de onda circular. Os movimentos de sobe e desce que ocorrem no ponto da superfície atingida pelo gotejar são transmitidos nessa frente de onda circular. Por isso, todo e qualquer objeto atingido por essa onda também executará movimentos de sobe e desce.

Quando uma frente de onda circular encontra uma barreira, como a formada pela aproximação de dois bioquinhos de madeira, uma dada região ou fenda continua a oscilar. Do outro lado da barreira, tudo se passa como se num dado ponto na superfície da água, que coincide com a posição da fenda, tivéssemos colocado uma nova frente de ondas circulares. Em outras palavras, a superfície da água na região da fenda reproduz o movimento da região atingida pelo gotejar, como podemos observar na foto seguinte.

Para saber mais

As ondas são um tipo de fenômeno extremamente importante e presente em muitas situações do dia a dia. Livros de física do ensino médio têm geralmente boas descrições das características desse fenômeno. Uma das propriedades das ondas é a capacidade de contornar ou difratar obstáculos. Experimente ler um pouco mais sobre a dif ração e situações em que ela é importante. Saiba que é por meio da dif ração que podemos escutar conversas no corredor. Nesse caso, a porta da sala onde estamos funciona como a fenda que produzimos com o auxílio dos bloquinhos de madeira.

 

 

 Referência: Matheus, A.L.; Reis, D.D; Paula, H.F. e- "Ciência na tela experimentos no retroprojetor".

 

 

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