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Pergunta

Por que é que se formam ondinhas circulares concêntricas quando se dá um piparote numa garrafa de água de plástico?
Estaria à espera que se propagassem ondas a partir do sítio do piparote.
E como seria numa garrafa de vidro?

Resposta

A superfície da garrafa de plástico é um meio elástico que vibra. Quando se dá
um piparote na garrafa, essa perturbação começa por propagar-se para a garrafa que começa a pulsar ou vibrar. O piparote transformou-se numa vibração da garrafa. É a vibração da garrafa ao longo de toda a região de contacto com o líquido que começa a perturbar homogeniamente toda a superfície da água, gerando-se ondas concêntricas da periferia para o centro.
Por isto observamos ondas circulares concentricas à superfície da água.

Vejamos agora uma descrição mais técnica:
Quando se dá um piparote no meio elástico garrafa, deposita-se uma certa quantidade de energia numa região localizada. Essa energia é transmitida com uma velocidade de propagação finita ao meio garrafa. A propagação dá-se mais facilmente ao longo do interior da superfície da garrafa, pois aí não existem superfícies de separação que dificultem a propagação da energia. Passado um tempo curto a superfície da garrafa está a vibrar (pulsar), e a excitação que é transmitida à água é uniforme, com uma periodicidade dependente do material de que é feita a garrafa.
Se o piparote é muito forte e houver uma deformação grande da superfície da garrafa (na zona do piparote), vão ocorrer dois fenómenos que podem ser observados facilmente. Numa primeira fase, vai existir uma onda transmitida à superfície da água no sítio do impacto. Contudo como as ondas à superfície da água amortecem devido à tensão superficial (se a garrafa tiver muita água), a amplitude dessas ondas
vai ser amortecida rapidamente. Entretanto, durante este processo a garrafa começou a vibrar e a superfície da água está sugeita à pulsação periódica da superfície da garrafa, pelo que, depois das primeiras ondas amortecerem, resta apenas o regime estacionário de ondas concentricas. Se se observar com algum cuidado, podem-se observar as ondas iniciais na sítio do piparote a evanescer.
Ao fim de muito tempo, todo o processo vibratório pára pois a energia transmitida pelo piparote foi gasta no trabalho de deformação da superfície da água contra a força da gravidade.

O mesmo fenómeno pode ser observado com uma garrafa de vidro. Contudo, o efeito das ondas geradas no local do piparote é muito fraco e só se observam ondas concêntricas.