Guia do Aluno

Ondas e Fenômenos Ondulatórios

Onda é uma pertubação que tranfere energia através de matéria ou espaço. Elas podem ser divididas em dois tipos: as mecânicas que se propagam através da interação entre as moléculas vizinhas no meio, e as eletromagnéticas que se propagam através da oscilação campos elétrico e magnéticos.

Onda

Todas as ondas possuem as seguintes propriedades:

  • Comprimento de onda - A o comprimento entre sucessivas repetições, exemplo distância entre picos da onda;
  • Frequência - O número de oscilações por unidade de tempo;
  • Velocidade de Propagação - A velocidade de deslocamento de uma onda no meio;
  • Amplitude - A metade da distância entre um pico e um vale;
  • Período - Tempo necessário por oscilação;
  • Direção de Oscilação - A direção na qual mede-se a amplitude.

Notação

$f$ = frequência

$V$ = velocidade da onda

$\lambda$ = comprimento de onda

$T$ = período da onda

Relações

Frequência da onda: $$f = \frac{1}{T}$$

Velocidade da Onda: $$V = \frac{\lambda}{T}$$ $$V = \lambda * f$$

Experimento

Medição da velocidade do som no ar

Objetivo:
  • Medir a velocidade do som através do tempo de para a onda sonora do sensor ir e voltar de uma certa distância conhecida
Montagem:

  • Carregue o programa ao arduino

  • Ligue o pino VCC do sensor ao 5V do arduino

  • Ligue o pino echo ao pino 10 do arduino

  • Ligue o pino trig ao pino 9 do arduino

  • Ligue o pino Gnd ao Gnd do arduino

  • Abra o monitor serial

Programa:
int trigpin = 9;

int echopin = 10;

// variaveis

long duracao;

/*
int distancia;

long velocidade; // em m/us

*/

void setup() {

Serial.begin(9600); // comunicação o serial

pinMode(trigpin, OUTPUT); // trigpin como saída

pinMode(echopin, INPUT); // echopin com entrada

}

void loop() {


// limpa o pino de trigpin

digitalWrite(trigpin, LOW);

delayMicroseconds(2);


// manda gera um pulso

digitalWrite(trigpin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigpin, LOW);


// conta o tempo de ida e volta do pulso em microsegundos

duracao = pulseIn(echopin, HIGH);

// escreve a duração de ida e volta do pulso / 2 

Serial.print("duração: ");

Serial.println(duracao/2);


/*

// calcula a distância

distancia = velocidade * duração/2;


// escreve a distância em metros

Serial.print("distancia: ");

Serial.println(distancia);

*/
}

Para fazer:

  • Faça uma tabela com colunas de distância e tempo com cinco medidas de cada.
  • Faça um gráfico de distãncia(m) por duração(ms) e determine a velocidade do som(inclinação da reta).
  • Modifique o programa retirando todos os / e / e adicione o valor da velocidade.
  • Carregue o programa modificado e veja se ele esta medindo a distância corretamente