Física Geral E Experimental-Ondas E Ótica(EMC108)-Aula 02

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ONDAS E ÓTICAS
TUTOR: ÍCARO J. R. QUEVEDO
VELOCIDADE DA ONDA EM UMA CORDA ESTICADA
Uma propriedade geral das ondas é que “sua rapidez em relação ao meio depende das propriedades do meio, mas é independente do movimento da fonte de ondas”. Em meios homogêneos, as ondas se propagam com velocidade constante. Por exemplo, a velocidade do som de uma buzina, depende apenas das propriedades do ar, e não do movimento do carro. 
VELOCIDADE DA ONDA EM UMA CORDA ESTICADA
O mesmo acontece para pulsos de onda em uma corda, que depende das propriedades do meio em que a onda se propaga. Para que o movimento de oscilação das partículas aconteça, o meio de propagação precisa ter duas propriedades físicas: massa e elasticidade. Ambas as propriedades são necessárias para o transporte de energia, cinética e potencial respectivamente. Conhecendo a massa e a elasticidade, podemos calcular a velocidade da onda, como faremos a seguir para uma corda esticada.
ENERGIA E POTENCIA DE UMA ONDA EM UMA CORDA
A energia que recebemos do sol, as ressacas causadas no mar ou os efeitos destrutivos dos terremotos ilustram a energia presente nos movimentos ondulatórios. Conforme a onda se propaga, cada elemento do meio exerce uma força e realiza um trabalho sobre o próximo elemento, transportando energia de um lugar para outro.
ENERGIA E POTENCIA DE UMA ONDA EM UMA CORDA
As ondas transportam energia, mas não transportam matéria. Agora, vamos examinar as formas de energia possíveis: cinética e potencial. O transporte de energia na corda, iniciamos considerando um elemento de corda dm, com uma energia cinética associada a uma velocidade transversal.
SUPERPOSIÇÃO DE ONDAS
Diferente de corpos que se movimentam, as ondas são pulsos que se propagam em um meio. Isso permite uma característica particular, já que as ondas podem se encontrar numa mesma região. Na física, este comportamento é chamado de superposição. 
As perturbações se propagam de modo independente, um pulso não interfere na propagação do outro. No momento em que os pulsos se encontram, acontece a superposição. O princípio da superposição afirma que a ordenada de cada ponto do pulso resultante é a soma algébrica das ordenadas de cada um dos pontos que se cruzam. Portanto, o pulso resultante é a soma algébrica dos pulsos que se superpõem.
SUPERPOSIÇÃO DE ONDAS
Quando duas ou mais ondas passam ao mesmo tempo na mesma região, elas se superpõem, produzindo interferências construtivas ou destrutivas. Na interferência construtiva a amplitude das ondas se cruzam. Esse fenômeno acontece quando duas cristas ou dois vales possuem a mesma fase. No instante em que as ondas se encontram, a amplitude resultante é igual a soma das amplitudes de cada pulso. Portanto, na interferência construtiva as ondas possuem a mesma fase havendo formação de uma onda maior.
RESSONANCIA
Todo material possui uma frequência natural de vibração, que pode ser homogênea ou não. Um pêndulo oscilando tem uma frequência bem definida, enquanto que o corpo humano pode vibrar com diferentes frequências. As ondas transportam energia, e deste modo podem afetar a matéria com a qual interagem. As taças de cristal que quebram quando são submetidos a sons muito agudos ou prédios que desabam durante terremotos são exemplos deste fenômeno chamado ressonância. A ressonância acontece quando há transferência de energia entre uma fonte e um receptor ou sistema. A transferência de energia é máxima quando a fonte emite ondas iguais às frequências naturais de oscilação do receptor, e ocorre até o momento em que a energia for dissipada. 
ONDAS SONORAS
Um dos sentidos do sistema sensorial é a audição e é através dela que captamos diferentes sons na natureza. As vibrações produzidas pelo som de uma campainha, de um instrumento musical, ou de um objeto caindo na água precisam ser transmitidas por um meio material. O som se propaga em fluidos ou sólidos, ou seja, é necessário um meio para que a onda se propague, portanto, as ondas sonoras pertencem ao conjunto das ondas mecânicas. Podemos ouvir o som de um rádio a certa distância porque os alto-falantes vibram na frequência da música e excitam as moléculas que compõem o ar, que vibram nesta mesma frequência e assim sucessivamente até a música chegar aos nossos ouvidos.
O QUE É SOM
A definição física mais adequada para o som é uma onda longitudinal se propagando em um determinado meio. Os fenômenos sonoros estão relacionados às oscilações de objetos. Quando ouvimos outra pessoa falando, o som é emitido pelas oscilações das cordas vocais desta pessoa, enquanto que ouvimos o som de um violão devido às oscilações das cordas que ressoam. Quando um baterista toca sua bateria, o som é emitido pelas peles dos tambores e pelos pratos metálicos oscilando.