Ondas (final)

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UNIVERSIDADE POSITIVO
ALINE QUINTAS TAKEDA
EDUARDO DELABIO AUER
FRANCIELI POYER DE ALMEIDA
HELOÍSA MARIA D.C. COSTA
LETÍCIA DE FÁTIMA DIAS STURM
LEONARDO RODRIGUES JUNQUEIRA
ONDAS
CURITIBA
2013
ALINE QUINTAS TAKEDA
EDUARDO DELABIO AUER
FRANCIELI POYER DE ALMEIDA
HELOÍSA MARIA D.C. COSTA
LETÍCIA DE FÁTIMA DIAS STURM
LEONARDO RODRIGUES JUNQUEIRA
ONDAS
Pesquisa apresentada à disciplina de Fundamentos de Física e Biofísica para Biomedicina, do Curso de Graduação em Biomedicina, Universidade Positivo.
Profª: Fabíola Regina Stevan Hancke
CURITIBA
2013
RESUMO
Trabalho sobre as ondas. Este trabalho abordará o conceito de onda, as características e os tipos das ondas. Além disso, falará sobre o princípio de superposição de ondas e o que são ondas estacionárias. Também mostrará o que são os fenômenos de: ressonância, dispersão, polarização, difração, reflexo, refração, interferência e absorção. Por fim, haverá uma descrição sobre as ondas eletromagnéticas e sonoras.
Palavras-chave: ondas, física das ondas.
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO								6
2 CARACTERÍSTICAS							7
3 VALE E CRISTA 								7
4 TIPOS DE ONDAS							7
5 ONDAS TRANSVERSAIS E LONGITUDINAIS 			8
6 PRINCÍPIO DA SUPERPOSIÇÃO					8
7 ONDAS ESTACIONÁRIAS E RESSONÂNCIA 			8
8 DISPERSÃO								8
9 POLARIZAÇÃO								9
10 DIFRAÇÃO								9
11 REFLEXO 								9
12 REFRAÇÃO								9
13 INTERFERÊNCIA							10
14 ABSORÇÃO								10
15 ONDAS SONORAS							10
16 ONDAS ELETROMAGNÉTICAS					11
17 CONCLUSÃO								12
REFERÊNCIAS								13
ANEXO									13
1 INTRODUÇÃO
Ondas consistem em uma perturbação que se propaga através do vácuo ou de um meio material, as quais conduzem energia de um ponto a outro (UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA).
Existem dois principais tipos de ondas: ondas mecânicas que necessitam de um meio material para se propagar e ondas eletromagnéticas que podem se propagar tanto no vácuo quanto em certos tipos de materiais(HALLIDAY, et al. 2011).
2 CARACTERÍSTICAS 
Três características físicas são importantes para caracterizar as ondas: comprimento de onda, frequência e velocidade (SERWAY, 1996).
Comprimento de onda (λ) é a distância mínima entre dois pontos quaisquer de uma onda que se comporta identicamente. A frequência (f) é taxa temporal em que a perturbação se repete, e a velocidade depende das propriedades do meio que está sendo perturbado (SERWAY, 1996).
Amplitude (A) é uma outra característica, a qual consiste no módulo do deslocamento máximo dos elementos a partir da posição de equilíbrio quando a onda passa por eles. Define-se período (T) de oscilação de uma onda como o tempo que um elemento da corda leva para realizar uma oscilação completa. (HALLIDAY, et al. 2011).
3 VALE E CRISTA
Os pontos mais altos da onda são chamados de crista, já nos pontos mais baixos das ondas são chamados de vales (RAMALHO, et al, 2007).
Figura 3.1
4 TIPOS DE ONDAS 
Ondas mecânicas são governadas pelas leis de Newton e necessitam de um meio material para poderem se propagar. Exemplos: ondas do mar, ondas sonoras, ondas sísmicas (HALLIDAY, et al. 2011).
Ondas eletromagnéticas são ondas que não necessitam de um meio material para se propagarem e possuem uma velocidade constante de c= 299.792.458 m/s. Exemplo: luz proveniente das estrelas, a qual propaga pelo vácuo (HALLIDAY, et al. 2011).
Ondas de matéria estão associadas a elétrons, prótons e outras partículas elementares. (HALLIDAY, et al. 2011).
5 ONDAS TRANSVERSAIS E LONGITUDINAIS
As ondas mecânicas podem ser representadas pelas ondas do mar e pelas ondas sonoras, as quais são muito utilizadas pela medicina, odontologia e biologia, nos tratamentos de saúde e observação interna dos organismos. Além disso, as ondas mecânicas podem ser classificadas em: transversais, quando a perturbação é perpendicular à direção de propagação da onda, e longitudinais quando a perturbação é paralela à direção de propagação da onda, sendo que as ondas eletromagnéticas são apenas transversais (DURÁN, 2003).
6 PRINCÍPIO DA SUPERPOSIÇÃO 
Uma propriedade do movimento ondulatório é o princípio da superposição, quando duas ou mais ondas se superpõe, a onda resultante é a soma algébrica das ondas individuais. Esta propriedade é única do movimento ondulatório, não existindo situação similar ou análoga no movimento de partículas, além disso, cada pulso passa pelo outro como se ele não existisse (TIPLER, 2000).
7 ONDAS ESTACIONÁRIAS E RESSONÂNCIA
Ondas estacionárias são ondas de nós fixos e amplitude variável. São superposições de ondas que seguem em uma mesma direção, porém em sentidos opostos, de tal maneira que sua interferência provoca a formação de uma configuração estacionária ou permanente de vibração (DURÁN, 2003).
Ressonância pode ser definida como um fenômeno que acontece quando a frequência da vibração forçada de um objeto se iguala a frequência natural dele, ocorre um aumento de amplitude (HEWITT, 2002).
8 DISPERSÃO
Se a velocidade de uma onda senoidal depender de sua frequência, os componentes de ondas que possuem frequências diferentes se movem com velocidades diferentes e sua soma não é mais um pulso constante, ao invés disso, o pulso se espalha. Esse fenômeno que pode ocorrer em uma onda, é conhecido como dispersão. Ondas sonoras e ondas luminosas que se propagam no vácuo, não apresentam dispersão, pois sua velocidade não depende do movimento, porém a velocidade de ondas luminosas que se propagam através de matéria (vidro, água) dependem do comprimento de onda, por isso ocorre a dispersão (HALLIDAY, et al. 1996)
9 POLARIZAÇÃO
As ondas luminosas vibram transversalmente em relação à direção da sua propagação. Quando emitida por uma fonte luminosa comum, os vetores campo elétrico e campo magnético dos raios luminosos se espalham em todas as direções. Um feixe de luz ao atravessar os materiais polarizadores, a onda luminosa emergente passa a vibrar num único plano, portanto são chamados de polarizados (GARCIA, 1998).
10 DIFRAÇÃO
O fenômeno difração consiste na travessia da luz, em um orifício pequeno ou uma fenda estreita, sendo que a trajetória dos raios luminosos sofre um encurvamento (GARCIA, 1998).
11 REFLEXO
O fenômeno de reflexão consiste na luz incidir sobre uma superfície que pode retornar ao meio de onde veio. A reflexão pode ser especular, se a superfície refletora for lisa, um feixe incidente formado por raios paralelos, originará um feixe luminoso refletido constituído por raios também paralelos entre si, este tipo de reflexão pode ser observada nos espelhos. No entanto, se a superfície refletora for rugosa o feixe de raios refletidos se espalha em muitas direções, caracterizando a reflexão difusa (GARCIA, 1998).
12 REFRAÇÃO
A refração consiste no desvio de um raio de luz quando este passa de um meio para outro, ambos com índices de refração diferentes (HENEINE, 2010).
A refração ocorre porque há uma mudança na velocidade de propagação da luz (GARCIA, 1998).
13 INTERFERÊNCIA 
Interferência é o fenômeno de combinação de ondas, podendo ser construtivas ou destrutivas. Interferência construtiva é quando a crista de uma onda se superpõe a uma crista de outra, seus efeitos individuais se somam e geram uma onda resultante com amplitude maior, já a interferência destrutiva é quando a crista de uma onda se superpõe com o ventre da outra, seus efeitos individuais são reduzidos (HEWITT, 2002).
14 ABSORÇÃO
A luz é uma forma de radiação que possui características de onda e de partícula, o movimento ondulatório é caracterizado pelo movimento de onda, que é inversamente proporcional ao conteúdo energético. Para que ocorra o fenômeno de absorção, o conteúdo energético do fóton precisa ser igual à quantidade de energia necessária para que a molécula ou átomo passe do estado fundamental para o excitado. Se o conteúdo energético do fóton for maior ou menor do que a quantidade de energia necessária para o composto passar do estado fundamentalpara o excitado, o fenômeno de absorção não ocorre.
15 ONDAS SONORAS
Os sons se propagam através dos meios elásticos com uma velocidade que depende da natureza, da pressão e da temperatura de cada meio. O som é a sensação produzida no ouvido humano, sendo que a frequência audível para os humanos está entre 20Hz e 20 000 Hz (DURÁN,2003).
É possível diferenciar um som do outro através das seguintes qualidades do som: altura, intensidade e timbre.
Altura é a qualidade que permite que os sons possam ser classificados em graves (baixa frequência) e agudos (alta frequência). Nem todas as ondas sonoras são audíveis, os que possuem a frequência menor do que 20Hz são chamados de infra-sons, e os que possuem a frequência maior do que 20 000 são denominados de ultra-sons(GARCIA, 1998).
Intensidade é a qualidade que está relacionada com a amplitude das vibrações e pode ser classificada em sons fortes ou fracos (GARCIA, 1998).
Timbre é a qualidade que distingue dois sons de mesma altura e de mesma intensidade, entretanto são produzidos por fontes sonoras diferentes. O timbre de um som depende do conjunto de sons secundários (sons harmônicos) que acompanham o som principal (GARCIA,1998).
16 ONDAS ELETROMAGNÉTICAS
As ondas sonoras são produzidas por sistemas mecânicos que oscilam, de modo análogo, cargas elétricas oscilantes dão origem às ondas eletromagnéticas (FERRARO, et al., 2009).
Segundo a teoria eletromagnética estabelecida pelo físico Maxwell, quando uma carga elétrica oscila é gerado um campo elétrico e um campo magnético. Esses campos são variáveis e essa variação ocasiona uma perturbação que se propaga através do espaço, constituindo a onda eletromagnética (FERRARO, et al., 2009).
Uma onda eletromagnética é estabelecida pela variação periódica do vetor campo elétrico e do vetor indução magnética, sendo assim elas podem se propagar no vácuo(FERRARO, et al., 2009).
Um campo magnético variável gera um campo elétrico, o que é chamado de indução eletromagnética. Se o campo magnético está oscilando, o campo elétrico que ele gera está oscilando também. De acordo com a contrapartida de Maxwell à lei de Faraday da indução eletromagnética, ele induz um campo magnético oscilante. Os campos elétrico e magnético oscilantes regeneram um ao outro, formando desta maneira, ondas eletromagnéticas, que emanam, ou seja, dirigem-se para fora das cargas vibrantes (HEWITT, 2002).
17 CONCLUSÃO
Ondas podem ser divididas em Mecânicas, Eletromagnéticas e Ondas de Matéria que podem ser exemplificadas por ondas sonoras, luz das estrelas e um feixe de partículas respectivamente. Todos esses tipos de ondas possuem frequência, velocidade e período dentre outras características, que nos permitem calcular quantas vezes os movimentos se repetem e inclusive descobrir a forma e o tamanho da onda. Podemos perceber que o mundo a nossa volta possui vários tipos de ondas (mecânicas, eletromagnéticas, transversais, longitudinais), além disso, elas são muito úteis para a área da saúde como: o ultrassom, o raio X, a ressonância magnética.
REFERÊNCIAS
DURÁN, J. E. R. Biofísica: fundamentos e aplicações. 1 ed. São Paulo: Prentice Hall, 2003.
FERRARO, N.G. et al. Física Básica. 3 ed. São Paulo: Atual, 2009.
GARCIA, E. A. C. Biofísica. 1 ed. São Paulo: Sarvier, 1998.
HALLIDAY, et al. Fundamentos da Física. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.
HALLIDAY, et al. Fundamentos da Física. 4 ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996.
HENEINE, I. F. Biofísica Básica. 2 ed. São Paulo: Atheneu, 2010.
HEWITT, P.G. Física Conceitual. 9 ed. Porto Alegre: Bookman, 2002.
OKUNO, E. et al. Física para Ciências Biológicas e Biomédicas. 1 ed. São Paulo: Harper & Row do Brasil, 1982.
SERWAY, R.A. Física 2. 3 ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996.
TIPLER, P.A. Física. 4 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000.
RAMALHO, F.J. et al . Fundamentos da Física 2. 9 ed. São Paulo: Moderna, 2007.
UNIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA. Ondas, Som e Introdução a Bioacústica. Disponível em: <http://www1.univap.br/spilling/BIOF/BIOF_04_Ondas,%20som%20e%20bioacustica.pdf>. Acesso em: 01 de setembro de 2013.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Absorção da Luz. Disponível em: < http://www.ufrgs.br/leo/site_espec/absorcaodacor.html. Acesso em: 13 de setembro de 2013.
ANEXO
Figura 3.1