12/09/2011
Edson Luis Nunes, Daniel Rodrigues Ventura, José Ângelo Faria
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
---|---|---|
Ensino Médio | Física | Som, imagem e informação |
Ensino Médio | Física | Equipamentos elétricos e telecomunicações |
Educação Profissional | Controle e Processos Industriais | Técnico em Eletrônica |
Educação Profissional | Controle e Processos Industriais | Técnico em Eletroeletrônica |
Ensino Fundamental Final | Ciências Naturais | Tecnologia e sociedade |
Essa aula deve ser realizada num laboratório de Física. Além dos materiais necessários para a realização das atividades, o laboratório deverá conter recursos multimídias (projetor multimídia e computador conectado à internet).
Com essa aula, os estudantes deverão ser capazes de compreender o que é um pulso de onda, como se dá a reflexão de uma onda e como se forma uma onda estacionária.
Inicialmente o professor deve explicar aos alunos que um pulso de onda é uma perturbação que se propaga através de um meio. Uma onda é denominada mecânica se ela se propaga apenas em meios materiais (como o ar, a água, um metal etc), e eletromagnética se ela se propaga tanto em meios materiais como no vácuo. O som é uma onda mecânica e a luz é uma onda eletromagnética.
Após conceituar o que é um pulso de onda mecânica, o professor deve dar início a algumas atividades que permitirão aos alunos terem uma visão prática de tal fenômeno.
Atividade 1.
Com essa atividade será demonstrado aos estudantes o que é um pulso de onda.
Material
06 kits compostos, cada um, por: 01 mangueira de borracha (tipo mangueira de jardim) com comprimento de 5 metros.
Procedimento
O professor, após dividir a turma em equipes de cinco estudantes, deve solicitar que dois membros de cada equipe manuseiem o material do Kit, segurando, cada um, uma das extremidades da mangueira e a estiquem. Após esticarem-na, um dos estudantes deve dar uma pequena pancada em uma das extremidades da mangueira. Eles deverão observar o que acontece a partir dessa ação.
Figura 1. Acessado em: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/tipos-de-ondas/imagens/tipos-de-ondas-4.gif
Após a realização do experimento, os estudantes devem responder às seguintes perguntas:
1) Qual a direção de propagação do pulso de onda?
Resposta esperada: horizontal.
2) Qual a direção da oscilação do pulso?
Resposta esperada: vertical
3) Baseado nas direções de propagação e oscilação do pulso de onda, como poderemos classificar tal onda?
Resposta esperada: Onda transversal.
Atividade 2.
Essa atividade objetiva levar os estudantes a verificarem o que ocorre com o pulso de onda ao atingir o final do seu meio de propagação.
Material
01 corda elástica de cinco metros de comprimento cada uma e um ponto onde se poderá fixar uma das extremidades das cordas.
Procedimento
Esta atividade será realizada por toda a turma, sob a supervisão do professor
O professor deve pegar a corda e prender uma das extremidades em um ponto fixo, de acordo com a imagem abaixo:
Figura 2. Acessado em: http://www.didactika.com/fisica/ondas/images/cuerda_extremo_fijo.gif
Após montado o experimento, o professor deve criar um pulso de onda, na corda, e os estudantes devem observarem o que ocorre a esse pulso ao se atingir a extremidade onde a corda está fixada. Em seguida o professor solicitará que os estudantes respondam às seguintes questões:
1) O pulso de onda se extingue ao atingir o ponto fixo?
Resposta esperada: Não
2) O que ocorre com o pulso ao atingir o ponto de fixação da corda?
Resposta esperada: retorna em direção à sua origem.
3) O pulso refletido é igual ou invertido em relação ao pulso original?
Resposta esperada: Invertido
4) O pulso refletido é mais ou menos intenso que o pulso original?
Resposta esperada: menos intenso, pois parte da energia do pulso (onda) é transferida ao ponto onde a corda está fixada.
Figura 3. Acessado em: http://www.didactika.com/fisica/ondas/images/cuerda_extremo_fijo1.gif
O professor deverá pedir que alguns alunos repitam o procedimento de manuseio do material e o experimento, haja vista que essa interação poderá ajudar numa melhor fixação do aprendizado.
Atividade 3
Com esse experimento o professor irá demonstrar e proporcionar aos alunos uma visão do que é uma onda estacionária.
Material
01 espiral de encadernação de uns 3 metros de comprimento, por equipe.
Procedimento
O professor deve, inicialmente, dividir a turma em equipes compostas por cinco estudantes e entregar uma espiral a cada equipe, que executará o experimento seguindo as instruções abaixo.
Em cada equipe, dois estudantes segurarão a espiral pelas extremidades e a esticarão.
Um dos estudantes começará a imprimir um movimento de oscilação vertical à espiral, para que seja gerada uma onda (veja a ilustração abaixo).
Figura 4. Adaptada a partir da figura disponível em: http://static.infoescola.com/wp-content/uploads/2009/08/full-1-e3cb4acf70.jpg
- Os estudantes devem aumentar (dobrar, triplicar, quadruplicar) a frequência da onda e observar o que ocorre com a corda
Figura 5. Acessado em: http://static.infoescola.com/wp-content/uploads/2009/08/full-1-3bd53d868e.jpg
- Após a realização do experimento, o professor pedirá que os estudantes debatam os resultados obtidos e verifiquem se as observações sobre as formas de ondas obtidas pelas equipes são semelhantes. Em seguida o professor pedirá que respondam às seguintes questões:
01) A onda obtida ao se quadruplicar a frequência assemelha-se à imagem da figura 5?
Resposta esperada: Sim.
02) Quantos nódulos e ventres podem ser contados, respectivamente?
Resposta esperada: 5 nódulos e 4 ventres.
03) As ondas geradas e refletidas se interferem?
Resposta esperada: Sim
Neste ponto da aula, o professor deve ajudar os estudantes a concluir o processo de compreensão, esclarecendo aos alunos o que é uma onda estacionária, utilizando para isso a seguinte explicação:
ondas estacionárias são aquelas obtidas pela interferência de duas ondas iguais que se propagam no mesmo meio e em sentidos contrários.
Entende-se por ondas iguais aquelas que possuem mesma freqüência, mesma amplitude, mesmo comprimento de onda e mesma velocidade.
O conhecimento acerca das ondas estacionárias torna-se bastante relevante, pois em sistemas de comunicação que usam transmissão de informações via ondas eletromagnéticas, a formação de ondas estacionárias pode diminuir a eficiência do sistema e até mesmo causar a queima dos seus componentes elétricos, devido a não dissipação da energia transportada pela onda, o que pode ser melhor compreendido acessando-se o seguinte link: http://www.ibytes.com.br/radiofrequencia.php?id=756
Para finalizar o trabalho, o professor deve pedir que os estudantes façam um relatório sobre os experimentos e as conclusões a que chegaram e esse relatório deve ser disponibilizado para ser consultado por qualquer outro estudante interessado no tema. Tal divulgação poderá ser feita via internet (Blog), onde será exposto o passo-a-passo de todo o procedimento.
Para aprofundar o conhecimento sobre pulsos de onda e ondas estacionárias, pode-se acessar os seguintes endereços:
http://www.colegioweb.com.br/fisica/ondas-estacionarias-.html
http://www.infoescola.com/fisica/onda-estacionaria/
Avaliação
Após estudar essa aula o aluno deverá compreender:
Sem estrelas 0 classificações
Denuncie opiniões ou materiais indevidos!