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Movimento Ondulatório •Ondas e Partículas •Tipos de Ondas •Ondas numa Corda Esticada •Velocidade de uma Onda Progressiva •Transporte de Energia •Princípio da Superposição Física Ondas e Ótica Universidade do Vale do Rio dos Sinos - Unisinos Ondas e Partículas A palavra partícula sugere uma minúscula concentração de matéria capaz de transmitir energia. A palavra onda sugere exatamente o contrário – a saber, uma distribuição ampla de energia, preenchendo o espaço através do qual ela passa, ou seja: ONDA – Perturbação que se propaga em um meio, transportando energia. As perturbações num sistema em equilíbrio que provocam um movimento oscilatório podem propagar-se no espaço à sua volta sendo percebidas noutros pontos do espaço. Tipos de Ondas • MECÂNICAS – Necessitam de um meio material para a sua propagação . Ex: ondas na água, som, ondas sísmicas... • ELETROMAGNÉTICAS – Propagam-se no vácuo. Ex: luz, ondas de rádio, R-X, raios gama.... • MATERIAIS – Obedecem aos princípios da Mecânica Quântica. Ex: elétrons, nêutrons, ... Tipos de Ondas • TRANSVERSAIS – Partículas do meio vibram perpendicularmente à direção de propagação da onda. Tipos de Ondas • LONGITUDINAIS – Partículas vibram na mesma direção da onda. • MISTAS Tipos de Ondas As ondas também podem ser classificadas em: • Unidimensionais • Bidimensionais • Tridimensionais Ondas numa Corda Esticada São ondas mecânicas transversais, unidimensionais. Podem ser descritas por uma equação do tipo: y(x,t) = ym.sen (kx .t) Onde: y(x,t) = deslocamento transversal de um ponto na posição x, no instante t. ym = amplitude da onda. k = número de onda angular : ω = frequência angular : = 2 . f ou Sendo: = comprimento de onda (distância entre dois máximos de onda sucessivos). f = frequência da onda (número de oscilações por segundo). 2 k 2 T Ondas numa Corda Esticada Fixando t: y x ym Imagem de toda a corda num instante t Ondas numa Corda Esticada Fixando x: y ym T = período da onda (T= 1/f) t Ilustra o movimento oscilatório vertical de um ponto da corda Velocidade de uma Onda Progressiva Esta onda caminha no sentido x crescente. onda para t = Δt onda para t = 0 Acima, dois instantâneos de onda, no tempo t = 0 e depois no tempo t = Δt. Quando a onda se move para a direita com velocidade v, a curva inteira se desloca de uma distância Δx durante Δt. O ponto A “se desloca” com a forma da onda, mas os elementos de corda se movem somente para cima e para baixo. Velocidade de uma Onda Progressiva A sua velocidade será: v = A velocidade também pode ser calculada por : Ou também: Onde: FT = Tensão na corda. μ = Densidade linear da corda. μ = massa/comprimento ∆x ∆t TFv (análise dimensional) T v fv k v Transporte de Energia Uma onda mecânica transporta energia cinética e potencial. • Ec – Associada às oscilações das partículas do meio. • Ep – Associada ao maior ou menor esforço elástico dos elementos da corda para se adaptarem à forma da onda. Demonstra-se que a Potência Média Transmitida é: 22 2 1 mondamédio yvP Princípio da Superposição Fourier (1768-1830) Dadas n ondas propagando-se simultaneamente em um mesmo meio, a onda resultante será: yr = y1 + y2 + ... yn (soma algébrica) Fourier demonstrou que qualquer forma de onda pode ser obtida a partir de uma soma de senos! Princípio da Superposição A sobreposição de ondas resulta numa onda que corresponde à soma algébrica das ondas sobrepostas. A sobreposição de ondas não afeta de nenhum modo a progressão de cada uma. Sobreposição de ondas -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 0 100 200 300 400 500 600 x (m) y ( m ) o1 o2 o3 soma Princípio da Superposição
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