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Ondas – Reflexão de ondas em cordas tensas.

 

24/06/2010

Autor y Coautor(es)
José Marcelo Gomes
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VICOSA - MG COL DE APLICACAO DA UFV - COLUNI

Edson Luis Nunes, Daniel Rodrigues Ventura, José Ângelo de Faria

Estructura Curricular
Modalidad / Nivel de Enseñanza Disciplina Tema
Educação de Jovens e Adultos - 1º ciclo Estudo da Sociedade e da Natureza Seres humanos e o meio ambiente
Ensino Médio Física Som, imagem e informação
Datos de la Clase
O que o aluno poderá aprender com esta aula

Entender o fenômeno da reflexão de ondas quando estas se propagam em cordas tensas.

--Reconhecer o fenômeno da reflexão em cordas tensas;

--Gerar e analisar o fenômeno.

Duração das atividades
Uma aula de 50 minutos.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Propagação de ondas em cordas tensas e Terceira Lei de Newton (ou Princípio da Ação e Reação).

Estratégias e recursos da aula

Comece a aula dizendo que, um dos fenômenos que podem acontecer com as ondas é a reflexão.

Atividade 1:

Pergunte então o que eles entendem por reflexão e quais exemplos eles poderiam dar do fenômeno. Deixe que esgotem o tema pois não conseguirão falar muita coisa, mas a melhor definição, e todos os exemplos corretos, devem ser anotados no quadro. Agora o professor deve anotar também a definição física de reflexão e dizer que ela ocorre também em pulsos gerados em cordas tensas e que, devido a facilidade de obtenção e manipulação das cordas este fenômeno será estudado nelas.

Atividade 2:

Conduza então a seguinte experiência, que pode ser em sala de aula ou em outro local mais apropriado. O professor deve levar para o ambiente escolhido duas cordas comuns e iguais, com o tamanho mínimo do comprimento de uma sala de aula. Levar também um barbante mais fino que as cordas porém resistente.

Comece a prática pedido aos alunos para montarem o experimento. Eles devem fazer o seguinte: amarrar uma das cordas diretamente na grade da janela, no pé da mesa ou em algum lugar alto o suficiente. Amarrar a outra no barbante fino e amarrar o barbante em outro ponto da grade.

Peça agora a dois alunos para gerarem pulsos nas cordas, um de cada vez, e quando o pulso chegar a janela e se refletir, gerar outro, e assim sucessivamente. Peça aos outros alunos para observarem o que acontece quando os pulsos chegam na grade. Eles certamente observarão que na corda de extremidade fixa (amarrada diretamente na grade) o pulso se reflete mas invertidamente em relação ao pulso gerado. Já na corda de extremidade livre (amarrada ao barbante fino) a reflexão ocorre sem a inversão de fase.

Atividade 3:

Depois de conduzir da atividade anterior com eles peça para que respondam as seguintes perguntas em seus cadernos, em grupos de 2 pessoas:

1) a reflexão acontece de maneira semelhante nas duas cordas?

2) o que faz a diferença?

3) levando-se em consideração o Princípio da Ação e Reação, explique o porque da diferença.

Eles conseguirão responder às perguntas 1 e 2 mas a terceira provavelmente não. Quando o professor observar isso ele deve pedir para que todos parem de tentar respondê-la e deve dar a seguinte explicação no quadro, usando as figuras seguintes e um retroprojetor. Mostre então a Figura 1.

(Figura 1: Reflexão em corda com extremidade fixa - Figura de autoria pessoal)

Explique o Princípio de Ação e Reação que ocorre entre a parede e a corda (devido a extremidade fixa) e, em função  disso, o porque da inversão do pulso.

Faça a exibição do vídeo obtido em  http://www.youtube.com/watch?v=g49mahYeNgc para que o fenômeno possa ser visto outra vez se necessário. Mostre agora a Figura 2 e deixe claro que neste caso não ocorre ação e reação entre a corda e o barbante e por isso, o pulso se reflete sem a inversão de fase (devido a extremidade livre). 

(Figura 2: Reflexão em corda com extremidade livre - Figura de autoria pessoal)

Atividade 4:

Peça aos alunos agora para responderem detalhadamente e com suas próprias palavras, a pergunta número 3, feita anteriormente. O professor deve discutir com eles novamente suas respostas para corrigi-las se houver algum erro. Faça isto usando o quadro. Diga a eles que cada grupo pode ir de novo até as cordas e reconduzir a experiência para poderem fazer mais observações, se necessário.

Encerre a aula dizendo que todas as ondas sofrem reflexão mas os dois fenômenos mais facilmente observados no nosso dia-dia é a reflexão da luz em espelhos e o eco, que acontece com o som. Diga também que outros fenômenos ondulatórios acontecem com as ondas mas eles serão estudados nas aulas seguintes.

Como tarefa extra-classe peça aos alunos para procurarem vídeos na internet sobre o assunto de modo a poderem observar o fenômeno acontecendo outras vezes. Peça que anotem os links e tragam na próxima aula para poderem compartilhar com os colegas.

Recursos Complementares

Aprenda mais sobre reflexão de ondas em cordas tensas:

Colegio Web: http://www.colegioweb.com.br/fisica/ondas-numa-corda 

Unime: http://ww2.unime.it/weblab/awardarchivio/ondulatoria/ondas.htm 

AlfaConnection: http://alfaconnection.net/pag_avsf/ondas.htm 

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.

Avaliação

Este assunto é, por natureza, puramente teórico, por isso não elabore questões onde se realize cálculos. Nas questões deve haver mais de uma reflexão em cordas amarradas nas duas extremidades. Por exemplo, uma corda com uma extremidade livre e a outra fixa. Gera-se um pulso e, após duas reflexões em cada uma das extremidade, qual a configuração em que o pulso se apresentaria.

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