Visualizador de Ondas Estacionárias (ART3179)

Um projeto para demonstrações em aulas de eletrônica (transmissão), ou então de física (óptica ou acústica) Trata-se de um dispositivo que permite a visualização do fenômeno das ondas estacionárias e que pode ser construído com facilidade com material de fácil obtenção.

Visualizar ondas estacionárias: eis algo que ajudaria muito na compreensão do fenômeno e que pode também resultar numa montagem de efeito visual muito interessante.

O que propomos neste artigo é um dispositivo que produz oscilações num fio de nicromo aquecido e que permite a visualização de ventres e nodos pelas diferenças de temperatura e pelas próprias oscilações, já que o fio quente emite luz.

Alimentado pela rede local, o efeito visual é muito bonito, servindo como sugestão para ótimos trabalhos escolares.

COMO FUNCIONA

A produção de ondas estacionárias numa corda vibrante e fenômeno bastante conhecido, não havendo necessidade neste artigo de entrar em pormenores quanto sua produção.

O fato é que, se tivermos uma corda vibrante, como mostra a figura 1, aparecerão ventres e nós igualmente espaçados que dependem da frequência da vibração.

 

Para um efeito eletrônico podemos fazer o seguinte: utilizamos como corda vibrante um fio de nicromo aquecido ao rubro (com cuidado para não superar a temperatura que causa sua fusão).

Em posição apropriada colocamos um imã que, interagindo com a corrente que circula no fio, provoca a sua oscilação, corrente no caso é da própria rede local.

Formam-se então nós e ventres que correspondem a pontos de menor e maior vibração do fio.

Nos ventres, a amplitude do movimento vibratório é maior e consequentemente a ventilação do fio que então aparece com menor luminosidade. Nos nós, amplitude do movimento é menor e consequentemente a ventilação. O resultado é um maior aquecimento e luminosidade.

Temos então uma perfeita visualização do fenômeno, principalmente se a demonstração for feita em ambiente ligeiramente obscurecido.

Para controlar a temperatura de aquecimento do fio é que usamos o circuito eletrônico: um dimmer simples que tem por base um SCR.

O potenciômetro controla o ângulo de condução e com isso a corrente aplicada ao fio de nicromo. Obtemos deste modo a temperatura certa para visualização do fenômeno.

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama do aparelho.

 

A montagem em ponte de terminais na parte eletrônica é mostrada na figura 3.

 

O elemento de visualização é um fio de nicromo com resistência entre 200 e 500 Ω. Podemos aproveitar este fio de um resistor de fio de 300 a 1 000 Ω x 10 W

que esteja com problemas (o fio pode ser emendado mas isso não é conveniente, pois no nó aparece um ponto escuro, e o nicromo não aceita solda).

As extremidades do fio são presas em dois preguinhos colocados nos extremos de uma ripa de 1 e 1,5 metros de comprimento.

A lâmpada neon é comum e eventualmente o SCR deve ser dotado de um pequeno radiador de calor.

O capacitor de 100 nF deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 80V,

PROVA E USO

Para provar você pode ligar em lugar do elemento de demonstração uma lâmpada de 25 a 60 W.

Atuando sobre o potenciômetro a lâmpada deve variar seu brilho de zero até aproximadamente 50% do máximo.

Uma vez comprovado o funcionamento, ligue elemento de demonstração com o potenciômetro na posição de menor potência (apagado).

Em seguida, vá abrindo o potenciômetro até que o fio de nicromo brilhe e vibre pela ação do pequeno imã (o imã pode ser alto-falante ou de pequenos motores).

Não deixe o fio brilhar excessivamente pois ele pode queimar-se.