Ondulatória: Propagação de Ondas

Prévia do material em texto

Ondulatória
Onda: perturbação/pulso que se propaga num meio, transportando energia, mas não
matéria.
Amplitude (a): valor máximo da elongação (abscissas do móvel) que corresponde à
posição mais afastada do corpo em relação à origem no sentido positivo do eixo; a
propriedade associada ao brilho, ou intensidade luminosa, é a amplitude → a intensidade de
uma onda eletromagnética é proporcional ao quadrado de sua amplitude.
Obs.: a frequência e o comprimento de onda estão associados à cor.
Período (T): menor intervalo de tempo para o móvel repetir seu movimento; é o tempo de
uma oscilação completa → f = 1/T.
Comprimento de onda (λ): distância que a perturbação/pulso percorreu durante o período
T; é a distância entre dois pontos consecutivos do meio que vibram em fase.
Obs.: a fase e a velocidade estão mais associadas ao atraso e à propagação da onda.
Pulsação ou velocidade angular (ω): expressa em rad/s.
Obs.: aceleração = α.
Obs.: a α máxima se dá quando x = -a.
OBs.: a α se anula onde a elongação se anula e é máxima onde ela é mínima.
Obs.: a energia potencial se anula onde a elongação é nula e é máxima nos pontos onde x2
é máximo (é igual a a2).
Dimensões da onda: unidimensional: se propaga ao longo de uma única dimensão;
bidimensional: se propaga ao longo de uma superfície, podendo ser reta ou circular;
tridimensional: se propaga no espaço, podendo ser plana ou esférica; ex.: fonte sonora ou
luminosa.
Reflexão de ondas unidimensionais: extremidade fixa: ocorre inversão de fase (a crista
se torna um vale) e de “imagem”, mas a velocidade permanece a mesma em módulo;
extremidade móvel: não ocorre inversão e a velocidade permanece a mesma em módulo.
Reflexão de ondas bi e tridimensionais:
Obs.: raios incidente e refratado e a normal são coplanares; o raio incidente é igual ao
refratado; não há alteração das propriedades das ondas, a não ser a direção de
propagação.
Natureza da onda: mecânica: produzida pela deformação de um meio material; ex.: onde
na superfície da água; eletromagnética: produzida por cargas elétricas oscilantes; ex.: raio
x.
Direção da onda: transversal: a vibração do meio é perpendicular à direção de propagação;
ex.: ondas em uma corda; longitudinal: a vibração do meio ocorre na mesma direção que a
propagação; ex.: ondas sonoras no ar.
Onda periódica: a perturbação que a produz se repete periodicamente.
Obs.: KHz = 103Hz; MHz = 106Hz; GHz = 109Hz.
Refração de ondas unidimensionais (específica para cordas): V: velocidade de
propagação de ondas numa corda; F: força de tração; µ: densidade linear de massa
(massa/comprimento → kg/m) → na refração a frequência da onda não muda.
Refração de ondas bi e tridimensionais:
frequência não muda; mesma fórmula da Lei de Snell →
substituir n por c/v e cortar os cs; a frequência será a mesma
quando o meio mudar; nessa fórmula.
Interferência: construtiva: ocorre entre ondas de mesma
fase; destrutiva: ocorre entre as ondas de fases opostas;
total: ocorre entre ondas de fases opostas e com a mesma
amplitude em módulo.
Onda estacionária: individualizadas pela interferência de
duas ondas de mesma frequência e mesma amplitude, que
se propagam ao longo de uma mesma direção, mas em
sentidos opostos.
Fuso: corresponde à distância entre dois nós consecutivos, ou seja, meio comprimento de
onda.
Nó (N): interferência destrutiva total.
Ventre (V): interferência construtiva.
Difração: capacidade da onda contornar um obstáculo; o fenômeno será nítido quando as
dimensões dos obstáculos forem da ordem de grandeza do comprimento de onda da onda
incidente. Há diferença apenas na direção de propagação, não na velocidade,
comprimento…
Ressonância: um corpo em repouso, ao receber uma onda sonora que tenha uma de suas
frequências naturais de vibração, passará a vibrar com amplitudes cada vez maiores; a
frequência de oscilação de uma fonte emissora equivale à frequência fundamental de
oscilação de um receptor. A ressonância ocasiona um aumento na amplitude de oscilação
maior do que aquele ocasionado por outras frequências.
Obs.: em um muro, uma pessoa de um lado pode ouvir a do outro mas não pode a ver, pois
o comprimento de onda do som é maior que o comprimento de onda da luz visível.
Som: onda mecânica (precisa de um meio material para se propagar),
longitudinal e tridimensional. Velocidade: sólido > líquido > gás. Altura:
frequência do som. Som baixo: grave. Som alto: agudo. A frequência do
som agudo é maior que a do grave. Intensidade (volume): amplitude do
som (fraco ou forte). Timbre: permite diferenciar sons de mesma altura e
intensidade, emitidos por fontes diferentes. Persistência auditiva: 0,1seg.
Eco: sensação de repetição do som, ocorre quando tsom direto - refletido > 0,1s.
Reverberação: sensação de prolongamento do som, ocorre quando tsom direto -
refletido < 0,1s. Reforço: sensação de um som mais intenso, forte, ocorre quando tsom direto - refletido
≈ 0. Interferência sonora: fontes emitindo sons em fase. Interferência construtiva: som mais
forte, n = números pares. Interferência destrutiva: som mais fraco, n = números ímpares.
Batimento sonoro: duas fontes com frequências ligeiramente diferentes → fbatimento = |f1 - f2|.
(Fórmula interferência sonora)
Obs.: na oposição de fases o ímpar e o par invertem-se.
Obs.: primeiro mínimo é 1, segundo é 3…