Resumo Física II | Ondas mecânicas Energia no movimento ondulatório e intensidade das ondas

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Energia no movimento ondulatório e intensidade das
ondas.
RESUMO | FISICA II
ONDAS
MECÂNICAS
TAXA DE TRANSPORTE DE ENERGIA AO LONGO DA CORDA
Observaremos novamente um pedaço da corda. A
partícula destacada em azul está sofrendo ação da
força da partícula que está ao lado dela e essa força
está representada tanto em termos da força resultante
quanto das componentes.
Já vimos que a relação entre F1y e F é a derivada
parcial de y em relação à x. Com isso temos a força Fy
que é aplicada em cada ponto/partícula da corda.
O componente y que coloca o ponto da corda para se
mover para cima e para baixo, então, conseguimos
calcular a potência, ou seja, a taxa com que o trabalho
é realizado ao longo do tempo.
Já vimos na Física I, em casos particulares, que a
potência pode ser calculada da seguinte forma: P = F.v 
onde v é a velocidade
Encontramos então a taxa em que é realizada trabalho
na onda transversal.
ENERGIA NO MOVIMENTO ONDULATÓRIO
Já falamos, pela definição, que as ondas transportam energia, mas não transportam
matéria. Para produzirmos a onda precisamos deslocar a extremidade da corda ou
seja, realizar trabalho: fornecer energia!
A energia fornecida na primeira partícula vai sendo transferida, partícula a
partícula, por toda a corda. Queremos saber então a taxa com que essa energia é
transportada ao longo da corda.
Para o caso particular de ondas periódicas que é o objeto de estudo da Fisica II, se
colocarmos a função de onda nessa expressão temos a equação da Potência.
Então a potência depende da tensão, do comprimento de onda, da frequência
angular, da amplitude e do seno ao quadrado (que depende de x e de t)
ENTENDA! Observe que a solução da equação acima é sempre um número positivo
pois seno ao quadrado é sempre positivo e F.k.w.A² também é sempre positivo. Isso
significa que a energia sempre é propagada no sentido positivo, ou seja, no mesmo
sentido de propagação da onda.
Podemos reescrever a equação da energia
de outra maneira utilizando os resultados
de velocidade já encontrados. Igualando as
duas equações de velocidade, isolando o
número de onda (k) e colocando na equação
de energia temos o resultado apresentado
ao lado.
A dependência da frequência angular e da
amplitude na potência é uma característica
geral das ondas mecânicas
Conseguimos traçar o gráfico de energia nas ondas:
SEARS, F. W.; ZEMANSKY, M. W.; YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física I e Física II.
14ª. ed. São Paulo: Addison Wesley, 2008
REFERÊNCIAS DE ESTUDO:
INTENSIDADE DA ONDA
Taxa média no tempo em que a energia é transportada pela onda, por unidade de
área, através de uma superfície perpendicular à direção de propagação.
Obs.: Esse termo não faz muito sentido na discussão de ondas transversais na corda porque
ela só se propaga de maneira unidimensional. Fará mais sentido na discussão de ondas
sonoras, longitudinais.