16.15
Considere o ar preso dentro de um tubo que está aberto em uma extremidade e fechado na outra. Se uma onda colidir com ele, ele reflete, produzindo ondas estacionárias.
As condições de contorno são antinós na extremidade aberta, onde as moléculas de ar são livres para vibrar, e nós na extremidade fechada, onde não estão.
Se ambas as extremidades fossem fechadas, o primeiro modo possível teria nós em ambas as extremidades. Mas aqui, o primeiro modo possível pode ser obtido esticando esse padrão. O comprimento do tubo é igual a um quarto do comprimento de onda do modo fundamental.
Para o primeiro harmônico, o comprimento é igual a três quartos do comprimento de onda. Para o segundo harmônico, é cinco quartos do comprimento de onda e assim por diante.
Assim, os comprimentos de onda dos modos de onda estacionária seguem um padrão matemático dado por n, um inteiro ímpar.
As frequências correspondentes, ou os harmônicos, são obtidos em termos de velocidade de onda.
O ponto de partida para expressar os modos de ondas estacionárias é entender as condições de contorno que as ondas devem seguir. As condições de conto…
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