Ondas_Mecanicas_Cap15

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Cap. 15- Ondas Mecânicas
15.1 Tipos de ondas mecânicas
Uma onda mecânica é uma perturbação que se desloca através de um material chamado de meio, no qual a onda se propaga. 
À medida que a onda se propaga através do meio, as partículas que constituem o meio sofrem deslocamentos de diversas espécies, dependendo da natureza da onda.
Cada um dos sistemas descritos anteriormente possui um estado de equilíbrio:
Corda: quando a corda está esticada em linha reta.
Fluido: quando a pressão é uniforme em todos os seus pontos.
Água: quando a superfície da água permanece no nível horizontal.
Em cada um desses casos existem forças restauradoras que tendem a fazer o sistema retornar para sua posição de equilíbrio.
Esses exemplos possuem três coisas em comum.
Em cada caso a perturbação se desloca ou se propaga com uma velocidade definida através do meio.
O módulo dessa velocidade denomina-se velocidade de propagação da onda, ou simplesmente velocidade da onda.
A velocidade é determinada em cada caso pelas propriedades mecânicas do meio.
O próprio meio não se desloca no espaço; as partículas individuais do meio oscilam em torno das respectivas posições de equilíbrio.
Para produzir o movimento de qualquer um desses sistemas é necessário fornecer energia mediante um trabalho realizado sobre o sistema. O movimento ondulatório transfere esta energia de uma região para outra do meio.
As ondas transmitem energia, mas não transportam matéria de uma região para outra do meio.
15.2 Ondas periódicas- Ondas transversais
Ex. de um pulso ondulatório, que se propaga ao longo do comprimento da corda.
Comprimento de onda: λ (lambda) 
v= λ/T, ou como f=1/T
 A onda que avança ao longo da corda é uma sucessão contínua de perturbações senoidais transversais.
 Quando uma onda senoidal se propaga em um meio, cada partícula do meio executa um MHS com a mesma frequência e oscila verticalmente em torno da posição de equilíbrio.
 Para uma onda periódica, a forma da corda em um dado instante é uma configuração que se repete sempre.
 O comprimento de uma dessas configurações completas é a distância entre duas cristas sucessivas ou entre dois ventres consecutivos.
Ondas em uma corda se propagam em apenas uma dimensão. Mas as ideias de “f”, “λ” e “A” se aplicam bem à ondas que se propagam em duas ou três dimensões.
Ondas periódicas longitudinais
Um pistão movimentando para frente e para trás executando um MHS produz regiões com densidades e pressões maiores ou menores do que seus respectivos valores no equilíbrio.
Uma compressão corresponde a uma região com densidade mais elevada; uma região de densidade reduzida é chamada de expansão.
Em um período T a onda longitudinal se propaga em um comprimento de onda λ para a direita. Portanto, a equação fundamental v= λf é válida para ondas longitudinais tanto para ondas transversais, e também para todos os tipos de ondas periódicas.
15.3 Descrição matemática das ondas
Descrição das posições e movimentos de partículas individuais do meio em função do tempo durante a propagação da onda.
As ondas ao longo de uma corda são transversais; durante o movimento da onda uma partícula na posição de equilíbrio x é deslocada até uma distância y perpendicular ao eixo Ox.
Y(x,t) é a função de onda que descreve a onda.
A perturbação ondulatória se propaga de x=0 até um ponto x à direita da origem em um intervalo de tempo x/v.
(onda senoidal movendo-se no sentido +x)
Reescrevendo a equação anterior de diversos modos diferentes:
(onda senoidal movendo-se no sentido +x)
Número de onda:
(onda senoidal movendo-se no sentido +x)
(onda senoidal movendo-se no sentido -x)
Fase:
(medida em radianos)
Determina qual é a parte do ciclo senoidal que está ocorrendo em dado ponto e em um determinado tempo.
Crista: (onde y=A e a função cos=1), a fase poderia ser igual a 0, 2π, 4 π, ...
ventre: (onde y=-A e a função cos=-1), a fase poderia ser igual a π, 3π, 5π...
Velocidade e aceleração de uma partícula em uma onda senoidal
(Inclinação da corda em qualquer ponto)
(Curvatura da corda)
15.6. Interferência de ondas, condições de contorno de uma corda e princípio da superposição
Interferência: quando duas ou mais ondas passam pela mesma região ao mesmo tempo. 
Quando os dois pulsos se superpõem e um passa sobre o outro, o deslocamento total da corda é a soma algébrica dos deslocamentos dos pulsos individuais no ponto onde eles se encontram.