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Ondulatória
Física
Ondas
O que é uma onda?
São pertubações/vibrações que transportam energia sem transportar matéria
Apenas faz a transferência de energia cinética de uma fonte que criou a onda
Como pode-se classificar uma onda?
Quanto à natureza:
Ondas mecânicas: Necessitam de um meio natural para propagar-se. → Ex: ondas sonoras
Ondas eletromagnéticas: Não precisam de um meio natural para propagar-se. → Ex: raio-x , ondas de rádio, luz, etc.
Quanto à direção de vibração:
Ondas transversais: Vibram perpendicularmente à propagação. → Ex: Ondas do mar, ondas em cordas.
Ondas longitudinais: Vibram de acordo com a propagação. → Ex: Ondas sonoras.
Quanto à direção de propagação:
Unidimensionais: Propagam-se em apenas uma direção. → Ex: onda de uma corda.
Bidirecionais: Propagam-se em até duas direções. → Ex: onda provocada pela queda de algum material na água.
Tridimensionais: Propagam-se em todas as direções. → Ex: ondas sonoras.
Quais são as propriedades matemáticas da onda?
→ Explique cada propriedade e apresente as fórmulas (se houver)
Frequência
Representa o grau de oscilação da onda. A frequência de uma onda é medida em Hz (hertz), que equivale a quantas oscilações acontecem em 1 segundo.
Obs: o valor da frequência sempre é igual ao valor da fonte.
Período
É o tempo que a fonte precisa para gerar uma onda completa
Comprimento da onda
É o tamanho da onda. Esse comprimento pode ser medido, por exemplo, de crista a crista (parte mais alta da onda) ou de vale a vale (parte mais baixa da onda).
Amplitude
É metade da distância entre a parte mais baixa (vale) e a parte mais alta (crista) da onda, ou seja, a “altura” da onda
Está associada a energia transportada pelas ondas mecânicas
Velocidade
É a velocidade que a onda leva para propagar-se. Para calcular a velocidade, temos a seguinte equação:
Obs: Indicação dos elementos na onda
Fenômenos ondulatórios
Explique o funcionamento de cada fenômeno e fórmulas (se houver)
Reflexão
O raio incidente, a normal e o raio refletido são coplanares.
Reflexão em cordas
Extremidade fixa: há inversão de fase da onda (lei da ação e reação)
Extremidade solta: não há inversão de fase (se as extremidades estiverem livres, a força não atua e o pulso retorna normalmente)
Refração
Ocorre quando a onda muda de meio
V e λ variam, mas f não varia, pois só depende da fonte.
O raio incidente, a normal e o raio refratado são coplanares.
A onda sofre reflexão segundo a relação:
Refração em cordas
Obs: Como calcula-se a velocidade da onda em cordas?
Equação de Taylor →, onde T: tração da corda e μ: densidade linear da corda
Da mais fina para a mais grossa
Observa-se INVERSÃO da fase da onda refletida.
Densidade de A < Densidade de B → Velocidade de A > Velocidade de B
Da mais grossa para a mais fina
Não há INVERSÃO da fase da onda refletida.
Densidade de A > Densidade de B → Velocidade de A < Velocidade de B
Difração
A difração ocorre quando uma onda encontra uma fenda ou um obstáculo. As ondas têm a propriedade de contornar os obstáculos e fendas. Na difração, a energia não se distribui igualmente em todas as direções. → PRINCÍPIO DE HUYGENS
Interferência
Trata-se da superposição de ondas.
Interferências Bidimensionais
→ Seja p o ponto onde se quer estudar o tipo de
interferência sofrida.
Fontes em fase
A frente de onda é emitida ao mesmo tempo
Obs: Em que casos é destrutiva ou construtiva?
N ímpar → destrutiva
N par → construtiva
Fontes em oposição de fase
A frente de onda de uma sai junto com o vale de outra
Obs: Em que casos é destrutiva ou construtiva?
N par → destrutiva
N ímpar → construtiva
Polarização
Ocorre a ''filtração'' das ondas, onde elas são selecionadas de acordo com sua direção de vibração, após passarem por um material que serve como filtro, denominado de polarizador.
Esse é um fenômeno exclusivo das ondas transversais
Ressonância
Sistemas físicos possuem uma vibração própria. Quando uma vibração externa, com frequência próxima ou igual à frequência natural de vibração de um sistema, é emitida na direção deste, o sistema absorve fortemente a energia dessa onda, aumentando a amplitude de suas vibrações. Neste caso, dizemos que o sistema está em ressonância.
Batimentos
Acontece quando há uma superposição de duas ondas com mesma direção, mesma amplitude (a) e freqüências próximas (consequência da interferência de ondas)
OBS: Frequência do batimento
OBS: Frequência da onda resultante
Ondas Estacionárias
Surgem da interferência (construtiva e destrutiva) de duas ondas iguais (mesma frequência) que se propagam em sentidos opostos em um mesmo meio.
Não se vê o movimento horizontal, apenas a oscilação vertical
( V ) → Ventres: interferência construtiva (amplitude máxima)
( N ) → Nós: interferência destrutiva (amplitude=0)