Propagação de Ondas

Prévia do material em texto

Propagação de Ondas:
Se um distúrbio é gerado em algum ponto do meio, as partes que se movimentam atuam sobre as partes vizinhas, transmitindo parte desse movimento e fazendo com que essas partes se afastem temporariamente de sua posição de equilíbrio. Dessa maneira, o distúrbio é transmitido para novas porções do meio, gerando uma propagação do movimento.
As ondas sonoras se propagam em um meio material -- sólido, líquido ou gasoso. Esse meio pode ser unidimensional, como uma corda esticada; bidimensional, como a membrana de um tambor; ou tridimensional como a atmosfera.
É importante notar que o que se propaga é o movimento e não as partículas do meio, já que estas apenas oscilam próximas às suas posições de repouso. Uma das propriedades interessantes de uma onda é que ela pode transportar energia ou informação de um lugar a outro do meio, sem que o meio seja transportado.
No gráfico abaixo, está representada um onda que se propaga da esquerda para há direita nos instantes t1, t2 e t3. No entanto, uma partícula qualquer p localizada no espaço (representado pelo eixo horizontal) permanece aproximadamente na mesma posição e não se propaga com a onda.
A figura acima mostra um conjunto de esferas conectadas por meio de molas e seu comportamento em momentos sucessivos. Ao se aplicar uma força em uma das esferas, haverá um deslocamento na direção da força aplicada que se propagará pelas outras esferas. A velocidade da propagação dependerá da massa (densidade) das esferas e da rigidez (elasticidade) da mola. Neste caso, o movimento se propaga na mesma direção da força aplicada sendo, portanto chamado de propagação longitudinal.
Ao se dedilhar uma corda esticada de um instrumento musical, geram-se ondas que se propagam pela corda a partir do ponto em que se aplicou o impulso na direção de suas extremidades. Nesse caso as ondas se propagam transversalmente à força aplicada (propagação transversal).
No gráfico abaixo, o cone de um alto-falante se movimenta alternadamente para frente e para trás produzindo sucessivos pulsos de compressão e rarefação de ar, que se propagam em forma de onda:
Graficamente, esse movimento de compressão e rarefação pode ser representado por uma onda, onde a parte acima do eixo horizontal representa a compressão e a parte abaixo do eixo representa a rarefação:
Ondas mecânicas e eletromagnéticas:
Ondas mecânicas são aquelas que precisam de um meio material para poder se propagar. A perturbação causada no dominó somente se moveu por causa dos dominós, sem eles ela nem existiria. Como exemplo tem as ondas no oceano, o som etc. Todas são perturbações causadas em meios materiais. Já as ondas eletromagnéticas não precisam de meios materiais para ir de um lugar para o outro. A perturbação é causada em campos eletromagnéticos e se propaga através deles. A luz é um bom exemplo deste tipo de onda. Note que a luz do Sol chega até nós mesmo existindo vácuo no espaço. Outros exemplos de ondas eletromagnéticas são as micro-ondas, as ondas de rádio etc.
Características das ondas:
(Amplitude, velocidade, comprimento de onda, período e frequência).
Amplitude: Imagine um barquinho no oceano, e imagine que uma onda passe por ele (uma onda que ainda não "estourou", logicamente). Obviamente o barquinho irá subir e descer. Pois bem, a amplitude da onda que passou pelo barquinho é dada pelo quanto ele subiu ou desceu. Se por exemplo o barquinho subiu cinco cm, dizemos que a amplitude da onda que passou por ele é de cinco cm. Veja o desenho.
Note que no primeiro exemplo a amplitude da onda que faz com que o barquinho suba e desça é maior que a amplitude da onda mostrada no segundo exemplo.
O ponto mais alto da onda chama-se crista, e o ponto mais baixo denomina-se vale. Ao lado você pode ver um barquinho na crista da onda e o outro no vale.
Velocidade: Este conceito não é difícil de entender. Toda onda possui uma velocidade de propagação. Geralmente a velocidade da onda depende muito do meio material onde ela está se movendo. A tabela ao lado permite que você possa comparar, por exemplo, a velocidade do som em diferentes meios.
		Meio material
	Velocidade (m/s2)
	Ar (0ºC; 1 atm)
	331
	Hidrogênio (idem)
	1284
	Água (20ºC)
	1482
	Granito
	6000
	Alumínio
	6420
	
	Analisando a tabela responda rápido à seguinte pergunta: Viajando em qual meio material o som chega antes aos seus ouvidos? Água ou ar?
Para calcularmos esta velocidade média basta usarmos o que já sabemos de cinemática. Precisamos somente dividir a distância percorrida pelo pulso da onda pelo tempo.
Comprimento de onda (l): O comprimento de onda, representado pela letra l (lâmbda), mede a distância entre duas cristas consecutivas da mesma onda, ou então a distância entre dois vales consecutivos da mesma onda. 
Além destas duas maneiras existe mais uma que você pode utilizar para determinar qual é o comprimento de onda de uma onda. Tente descobrir observando o desenho acima.
Período (T): O período de uma onda é o tempo que se demora em que uma onda seja criada, ou seja, para que um comprimento de onda, ou um l, seja criado. O período é representado pela letra T.
Frequência (f): A frequência representa quantas oscilações completas* uma onda dá a cada segundo. 
* Uma oscilação completa representa a passagem de um comprimento de onda - l.
Se por exemplo, dois comprimentos de onda passar pelo mesmo ponto em um segundo, dizemos que a onda oscilou duas vezes em um segundo, representando que a frequência dela é de 2 Hz.
Obs.: Hertz (Hz) significa ciclos por segundo.
 
A relação entre frequência e período, que é muito importante no estudo das ondas, é dada pela expressão a cima.
 
Bibliografias: http://ww2.unime.it
		http://www2.eca.usp.br