Análise de movimento numa cuba de ondas


O arquivo de vídeo utilizado para fazermos a análise na cuba de ondas, cujo nome é Refração Barreira Inclinada, foi retirado do site educar.sc.usp.br/sam/ . Neste site você pode encontrar arquivos para fazer a análise de muitos outros tipos de movimentos. Pode inclusive baixar o Programa SAM, o qual utilizamos para fazer a nossa análise na cuba de ondas.



A seguir estão demonstrados os passos realizados para a obtenção de medidas no programa SAM.

O arquivo de vídeo foi gravado numa resolução de 30 quadros por segundo. O objeto utilizado como escala virtual possuia uma largura de 6cm, conforme ilustrado na Figura 1. Esta escala foi ajustada no programa, e este valor correspondia a 55 pixels.
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Figura 1: Dados iniciais

O comprimento de onda em cada parte da cuba de onda foi medido considerando a posição central de duas sucessivas partes fundas da onda de água, em cada região da cuba de onda (parte funda e parte rasa). O comprimento de onda 1 foi de 0,37 cm e o comprimento de onda 2 foi de 0,34 cm , conforme ilustrado na Figura 2.

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Figura 2: Medição do comprimento de onda

Podemos perceber que a relação entre os comprimentos de onda na parte funda ( 1) e na parte rasa ( 2) é de 1,1 e tal valor nos indica que ao passar pela barreira o comprimento da onda diminui, e como a frequência de gereção permanecia a mesma, o que deve ter variado é a velocidade de propagação da onda nestes dois meios. Pois eles apresentavam umaa profundidade de água diferente (a profundidade foi variada na cuba de ondas com a placa de amarela de acrílico)

As posições marcadas foram tomadas de 3 em 3 quadros, o que nos forneceu um intervalo de tempo de 0,1s em cada posição marcada. Para as medidas na parte funda da cuba de ondas, fizemos as seguintes marcações vistas na Figura 3
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Figura 3: Medidas na parte funda

O mesmo foi feito para a parte rasada cuba (a qual continha a barreira inclinada). Considerou-se o mesmo intervalo de tempo de 0,1s em cada posição (de 3 em 3 quadros). As medidas estão marcadas abaixo:

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Figura 4: Medidas na parte rasa


A Tabela 1 apresenta as medidas obtidas no programa SAM, para a parte da onda que se propagava na parte funda da cuba de ondas:

Tabela 1: Valores obtidos para a onda na parte funda

eventos

S (cm)

dS (cm)

t(s)

dt (s)

V(cm/s)

0

0

---

0

---

---

1

0,35

0,35

0,1

0,1

3,5

2

0,72

0,37

0,2

0,1

3,7

3

1,07

0,35

0,3

0,1

3,5

4

1,44

0,37

0,4

0,1

3,7

5

1,79

0,35

0,5

0,1

3,5

A velocidade média obtida foi de 3,6 cm/s na parte funda da cuba de ondas.



Fazendo o mesmo para a onda que se propagava na parte mais rasa da cuba, obtivemos os resultados da Tabela 2.


Tabela 2: Valores obtidos para a onda na parte rasa

eventos

S (cm)

dS (cm)

t(s)

dt (s)

V(cm/s)

0

0

---

0

---

---

1

0,31

0,31

0,1

0,1

3,1

2

0,62

0,31

0,2

0,1

3,1

3

0,93

0,31

0,3

0,1

3,1

4

1,22

0,29

0,4

0,1

2,9

5

1,52

0,30

0,5

0,1

3,0

Obtivemos uma velocidade média de propagação de 3,0 cm/s na parte rasa da cuba.


Percebemos que a velocidade de propagação da onda foi menor na parte rasa da cuba do que na parte funda. Isto ocorreu conforme o era esperado e já discutido acima, pois pela presença da barreira colocada no caminho da onda de água na parte rasa, fizemos com que a frente de ondas incidisse obliquamente à superfície de separação entre dois meios, mudando então a direção de propagação e apresentando uma velocidade menorda de propagação no primeiro meio, pois as ondas foram refratadas, e passaram a ter um comprimento de ondas menor.
A fórmula abaixo relaciona essas duas grandezas, o comprimento de onda e a velocidade de propagação de uma onda. Por ela percebemos que essas duas grandezas são diretamente proporcionais, e isto explica o resultado obtido.


V = . f



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