O que ocorre com um pulso de onda numa corda, submetida a uma tração F, ao atingir uma extremidade livre para movimentar-se transversalmente? Como podemos através de um arranjo experimental permitir que a extremidade torna-se livre para movimentar-se transversalmente? Há mudança de fase? Explique fisicamente.

Passo 1

Então, o que está rolando aqui é que temos um pulso de onda viajando em uma corda que está sob uma certa tração, representada pela força F. A pergunta quer saber o que acontece quando esse pulso chega a uma extremidade da corda que pode se mover para cima e para baixo (transversalmente). Além disso, queremos entender como montar um experimento para que essa extremidade realmente possa se mover livremente e se, nesse processo, ocorre alguma mudança na fase da onda. Para resolver isso, vamos usar conceitos de ondas em cordas e reflexão de ondas em diferentes tipos de terminação.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa uma extremidade livre na corda. Em termos simples, uma extremidade livre é aquela que não está fixada, ou seja, pode se mover livremente para cima e para baixo sem restrições. Quando um pulso de onda chega a essa extremidade, a natureza dessa terminação influencia como a onda é refletida.

Passo 3

Em uma extremidade livre, ao contrário de uma extremidade fixa, o pulso refletido não sofre inversão de fase. Isso quer dizer que a onda refletida mantém a mesma direção de deslocamento que a onda incidente. Para visualizar isso, imagine puxar a corda para cima; a extremidade livre também se moverá para cima, reforçando o movimento original.

Passo 4

Agora, como montar um arranjo experimental para ter uma extremidade livre? Simplesmente, basta deixar uma das pontas da corda solta, sem fixá-la a nenhum ponto. Por exemplo, você pode prender uma das extremidades em um ponto fixo e deixar a outra ponta livre para se mover transversalmente. Dessa forma, quando um pulso chega à extremidade livre, ela pode se mover livremente em resposta ao pulso.

Passo 5

Sobre a mudança de fase: em extremidades livres, a onda refletida não sofre mudança de fase, ou seja, não há inversão. Isso acontece porque a extremidade livre pode se ajustar livremente para acomodar o movimento do pulso incidente, reforçando a direção do deslocamento da onda original.

Resposta

Quando um pulso de onda em uma corda sob tração F atinge uma extremidade livre para movimentar-se transversalmente, ele é refletido sem inversão de fase. Para permitir experimentalmente que a extremidade se mova livremente, basta deixar uma das pontas da corda solta, sem fixação. Nesse arranjo, a extremidade reflete o pulso mantendo a mesma fase da onda incidente.

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