Entender o fenômeno da superposição de ondas e sua relação com o fenômeno da interferência entre propagações ondulatórias.

--Gerar e analisar o fenômeno;

--Quantificar o fenômeno;

Propagação de ondas em cordas tensas.

O professor deve levar para sala de aula uma bacia de água. A maior que puder encontrar de modo que possa funcionar como uma cuba de ondas, e tal que, duas pessoas possam gerar ondas com as mãos, uma de cada lado. Leve também para sala umas 4 cordas com comprimento  do tamanho da sala de aula.

Atividade 1:

Peça aos alunos para formarem um círculo de modo que todo o centro da sala fique livre. Depois sente-se numa das extremidades da sala e segure uma das pontas da corda. Entregue a outra ponta para um aluno que esteja sentado na outra extremidade.

Agora o professor deve explicar para os alunos que serão gerados pulsos na corda, um de cada lado, com as configurações 1, 2 e 3 listadas a seguir. Peça a eles que observem o que acontece quando estes pulsos se encontram ao longo da corda.

1) professor e aluno geram, simultaneamente, um pulso para cima;

2) professor e aluno geram, simultaneamente, um pulso para baixo;

3) professor gera um pulso para cima, e o aluno, simultaneamente, gera um pulso para baixo.

Não responda perguntas por enquanto.

Conduza agora a parte teórica da aula. Diga que quando os pulsos se encontram pode ocorrer 2 tipos de interferência: construtiva e destrutiva. Mostre agora a Figura 1 (http://ww2.unime.it/weblab/awardarchivio/ondulatoria/images/404-1.jpg) e explique a interferência construtiva entre pulsos de mesma fase com amplitudes diferentes. Faça o mesmo com a Figura 2 (http://ww2.unime.it/weblab/awardarchivio/ondulatoria/images/404-2.jpg) e explique a interferência destrutiva entre pulsos em oposição de fase com amplitudes diferentes.   

(Figura 1: Superposição, com concordância de fases e amplitudes diferentes - Figura de autoria pessoal)

(Figura 2: Superposição, com oposição de fases e amplitudes diferentes - Figura de autoria pessoal)

Para a interferência destrutiva mostre também a Figura 3 (construída a partir das Figuras 1 e 2), que é um caso especial de interferência de pulsos de mesma amplitude em oposição de fase, onde ocorre, no momento da interferência, um pulso de amplitude nula. Estas três situações devem ser explicadas detalhadamente pelo professor.

(Figura 3: Superposição, com oposição de fases e amplitudes iguais - Figura de autoria pessoal)

Termine a explicação falando sobre o Princípio da Independência de Propagação Ondulatória, que define o que acontece com os pulsos após a passagem um pelo outro.

Atividade 2:

Pergunte aos alunos se eles acham que o processo acontece com outros tipos de ondas [eles vão dizer que sim]. Peça então para usarem agora a cuba de ondas, um aluno de cada lado. Coloque a cuba sobre a sua mesa para que fique facilmente observável por todos. Eles devem gerar um trem de ondas com as mãos para que os outros vejam o que acontece quando estas se cruzam. Peça para que observem que há pontos onde ocorre cada um dos casos citados anteriormente.

Atividade 3:

Como atividade final, peça para que eles formem grupos de 3 pessoas e respondam as seguintes perguntas:

O que acontece quando ocorre interferência entre entre os seguintes tipos de ondas:

1) ondas de canais de TV;

2) ondas de estações de rádio;

3) ondas sonoras ou luminosas, dentro dos limites sensoriais dos seres humanos.

O professor deve orientá-los na construção das respostas, respondendo dúvidas, para que não haja erros. Ao final, compartilhe as respostas corretas com os outros grupos utilizando o quadro da sala de aula.

Como atividade de encerramento apresente o vídeo sobre fenômenos ondulatórios, em sua parte sobre interferência para que seja observada a interferência em ondas sonoras, mais especificamente o batimento. O vídeo pode ser obtido em http://www.youtube.com/watch?v=UitcHO8PYt8.

Pode ser apresentado também o vídeo Water Waves (http://www.youtube.com/watch?v=leKDzn6RLDw), em sua parte sobre interferência em ondas propagando-se na superfície de líquidos. O vídeo mostra imagens em câmera lenta e estáticas de modo que fica bem claro a visualização das interferências.

Encerre a aula pedindo aos alunos para procurarem mais coisas interessantes sobre o assunto na internet e anotarem os links para trazer na próxima aula e compartilharem com os colegas.   

Aprenda mais sobre superposição de ondas:

CEFET-BA: http://www.cefetba.br/fisica/nfl/fge2/superposicao.html 

UOL Educação : http://educacao.uol.com.br/fisica/ult1700u40.jhtm 

UFRGS: http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/simulacoes/ondas/transversais/transversais_tutorial.htm 

Só Física: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/superposicao.php 

NEWTON, V.B; HELOU, R.D.; GUALTER, J.B. Tópicos de Física 2 – Termologia, Ondulatória e Óptica. São Paulo: Editora Saraiva, Vol. 2, 448p., 18a Ed., 2007.

Elabore apenas questões teóricas sobre este assunto. Nelas pode-se pedir o valor algébrico da amplitude do pulso resultante que é apenas uma operação matemática elementar.