Portfólio Física Ondulatória e Óptica

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ENGENHARIA CIVIL – MÓDULO CIENTÍFICO II 
 
ALEXSANDRO CARLOS DE OLIVEIRA - 23402020 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA: ONDULATÓRIA E ÓPTICA (DESAFIO 01,02, 03, 04 05 E 06) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Ariquemes 
2021 
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ALEXSANDRO CARLOS DE OLIVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA: ONDULATÓRIA E ÓPTICA (DESAFIO 01,02, 03, 04 05 E 06) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil do 
Centro Universitário ENIAC para a disciplina de Física: 
Ondulatória e Óptica. 
Professores: Maria Cristina Tagliari Diniz. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ariquemes 
2021 
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INTRODUÇÃO 
 
A óptica ondulatória é a parte da óptica que estuda a luz considerando-a uma 
onda plana, estudando a frequência e comprimento de onda. É utilizada no estudo da 
difração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. FÍSICA ONDULATÓRIA 
Ondulatória é a parte da Física que estuda as ondas, ou seja, qualquer 
perturbação (pulso) que se propaga em um meio. Chamamos de fonte qualquer objeto 
que possa criar ondas, a onda é somente energia, pois ela só faz a transferência de 
energia cinética da fonte, para o meio. Portanto, seja ela qual onda for, não transporta 
matéria. 
 
1.1 DIVISÃO DAS ONDAS EM DOIS GRUPOS 
1.1.1 ONDAS MECÂNICAS 
São aquelas que precisam de um meio material para se propagar. Por 
exemplo: ondas no mar, ondas sonoras, ondas em uma corda etc. 
 
1.1.2 ONDAS ELETROMAGNÉTICAS 
São aquelas que não necessitam de um meio material para se propagar, ou 
se propagam em meios materiais. Exemplos: luz, raio-x, sinais de rádio, etc. 
 
1.2 CLASSIFICAÇÃO EM RELAÇÃO À DIREÇÃO DE PROPAGAÇÃO 
Segundo as direções em que se propaga, as ondas podem ser divididas em 
três categorias. 
 
1.2.1 ONDAS UNIDIMENSIONAIS 
Só se propagam em uma direção (uma dimensão), como uma onda em uma 
corda. 
 
1.2.2 ONDAS BIDIMENSIONAIS 
 
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Podem se propagar em duas direções (x e y do plano cartesiano), como a 
onda provocada pela queda de um objeto na superfície da água. 
 
1.2.3 ONDAS TRIDIMENSIONAIS 
Estas se propagam em todas as direções possíveis, como ondas sonoras, a 
luz, etc. 
 
1.3 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À DIREÇÃO DE PROPAGAÇÃO 
1.3.1 ONDAS LONGITUDINAIS 
Nas ondas longitudinais, a vibração da fonte é paralela ao deslocamento da 
onda. Exemplos de ondas longitudinais são as ondas sonoras (o alto falante vibra no 
eixo x, e as ondas. 
 
1.3.2 ONDAS TRANSVERSAIS 
Nas ondas transversais, a vibração é perpendicular à propagação da onda. 
Ex.: ondas eletromagnéticas, ondas em uma corda (você balança a mão para cima e 
para baixo para gerar as ondas 
 
2. ÓPTICA 
Óptica é a parte da Física responsável pelo estudo dos fenômenos 
associados à luz. Os fenômenos relacionados à Óptica são conhecidos desde a 
Antiguidade. Existem registros de que, em 2.283 a.C., já eram utilizados cristais de 
rocha para observar as estrelas. Na Idade Antiga, na Assíria, já havia a lente de cristal; 
e, na Grécia, utilizava-se a lente de vidro para obter fogo. 
O grande salto no estudo da Óptica ocorreu no século XVI. Galileu 
Galilei apresentou o primeiro telescópio, em 1609, e Snell Descartes chegou à Lei da 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/galileu-ciencia-santa-inquisicao.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/galileu-ciencia-santa-inquisicao.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-snell-descartes.htm
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refração. O trabalho mais importante dessa época foi a medição da velocidade da luz. 
O valor encontrado foi c = 3,08. 1010 cm/s, obtido por Bradley, em 1728. 
Outro importante nome para a evolução dos estudos sobre a Óptica foi o de 
Huygens, que, em 1678, apresentou a hipótese de que a luz seria uma onda. Isaac 
Newton também deixou suas contribuições na área, como a teoria da variação do 
índice de refração da luz pela variação da cor, que pode ser observada na dispersão 
da luz ao passar por um prisma. 
Figura 01: Espalhamento da luz em um prisma 
 
Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/optica.htm 
O fato de se considerar apenas a natureza corpuscular da luz representou um 
atraso nos estudos da Óptica. Somente em 1801 que Young realizou a experiência da 
interferência da luz, explicando-a a partir da teoria ondulatória. Em seguida, por volta 
de 1815, Fresnell explicou a teoria da difração da luz também por meio da teoria 
ondulatória. 
Outro cientista importante para o desenvolvimento dessa teoria foi Foucault, 
que descobriu que a velocidade da luz era maior no ar do que na água. Essa 
descoberta chocava-se com a teoria corpuscular, que afirmava que a velocidade da 
luz era maior na água que no ar. Foi de James Clerk Maxwell a principal evidência de 
que a luz comportava-se como uma onda eletromagnética, pois ele provou que a 
velocidade de propagação de uma onda eletromagnética no espaço era igual à 
velocidade de propagação da luz. 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-snell-descartes.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-velocidade-luz.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/um-fisico-chamado-isaac-newton.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/um-fisico-chamado-isaac-newton.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-experiencia-young.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-experiencia-young.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maxwell-integracao-luz-com-magnetismo.htm
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A teoria de que a luz comportava-se apenas como uma onda eletromagnética 
foi questionada no final do século XIX. Isso porque não era suficiente para explicar 
o efeito fotoelétrico. Einstein utilizou a teoria de Planck para mostrar que a luz era 
formada por “pequenos pacotes de energia”, os fótons. A partir dessa teoria, Arthur 
Compton demonstrou que, quando um fóton e um elétron colidem, ambos se 
comportam como matéria. A partir de então, a luz passou a ser considerada como 
onda e como partícula, dependendo do fenômeno estudado. Essa teoria é 
denominada de natureza dual da luz. 
 
2.1 DIVISÃO DOS ESTUDOS DE ÓPTICAS 
2.1.1 ÓPTICA GEOMÉTRICA 
Parte da Óptica que estuda a propagação da luz por meio dos raios de luz. 
Os fenômenos que essa área abrange são: propagação retilínea da luz, reflexão 
e refração da luz, espelhos e lentes; 
 
2.1.2 ÓPTICA FÍSICA 
Estuda o comportamento ondulatório da luz. Os fenômenos estudados por 
essa área são: emissão, composição, absorção, polarização, interferência e difração 
da luz. 
A Óptica é uma parte da Física que está muito presente no nosso dia a dia. 
Algumas de suas aplicações podem ser observadas, por exemplo: 
 Em instrumentos utilizados para corrigir defeitos visuais, como os 
óculos e as lentes; 
 Instrumentos para observação, como os microscópios, telescópios e 
lunetas; 
 Em câmeras fotográficas, filmadoras etc.; 
 Espelhos. 
 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-efeito-fotoeletrico.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-compton.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-compton.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-natureza-dual-luz.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-natureza-dual-luz.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-refracao-luz.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/lentes-1.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/polarizacao-ondas.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/defeitos-na-visao-humana.htm
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Figura 02: instrumentos ópticos presentes em nosso cotidiano 
 
Fonte: Mariane Mendes Graduada em Física9 
 
 
 
2 - DESAFIO I 
Imagine a seguinte situação: você prende a extremidade de uma mola, 
de constante elástica k, à parede, e na outra extremidade, você acopla um bloco de 
massa m. 
O bloco fica apoiado a uma superfície horizontal paralela à mola e com atrito 
desprezível: 
 
O sistema está inicialmente em sua posição de equilíbrio, ou seja, a mola não 
está distendida nem comprimida. Você, então, puxa suavemente o bloco, distendendo 
a mola e, de um determinado ponto, o solta. 
Descreva o movimento que irá ocorrer. Qual função matemática poderia ser 
utilizada para descrever este movimento? Em que posição(ões) o bloco teria sua 
aceleração máxima? 
 
2.1 - RESPOSTA DESAFIO I 
Irá acontecer o movimento harmônico simples, nos dois extremos terão 
aceleração máxima a energia mecânica do corpo é sempre mantida constante, mas 
suas energia cinética e potencial intercambiam-se: quando a energia cinética é 
máxima, a energia potencial é mínima e vice-versa. 
 
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3 - DESAFIO II 
A velocidade é uma das grandezas mais estudadas na física. Em uma colisão, 
a associação entre a massa e a velocidade (quantidade de movimento) mensura o 
impacto que ela exerce em uma colisão. 
Sendo assim, analise um sistema constituído por uma mola com constante 
elástica igual 800 N/m e um projétil com massa igual a 
0,5 kg. 
Analise a velocidade desta colisão, considerando que o sistema oscila com amplitude 
de A=0,5 m depois da colisão. 
 
3.1 - RESPOSTA DESAFIO II 
K= 800*N m =m 0,500kg A= 0,5m 
Y 2 m * V= 1 2*k*A² 0,50*V=800*0,5² V²= √ 800 ∕ 0,5*(1∕4) V=20 
 
4 - DESAFIO III 
O pêndulo de Foucault possibilita observar evidências do movimento da Terra. 
Quanto mais longo o pêndulo, melhor se torna a observação. O pêndulo de 
Foucault instalado no Panteão de Paris, em 1851, possuía 67 m de comprimento e 
uma massa de 28 kg. 
 
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Se ele for colocado a oscilar a partir de um ângulo de 15° (cerca de 0,26 rad), 
qual será sua velocidade máxima? 
 
4.1 - RESPOSTA DESAFIO III 
| V | = √2*GL(cos – cos) 
| V | = √2*9,876*67*(0,04) 
| V | = 6,8m/s 
 
5 - DESAFIO IV 
Você provavelmente já ouviu relatos de que, emitindo um som de uma 
frequência muito particular, é possível quebrar uma taça de cristal. 
 
 
5.1 - RESPOSTA DESAFIO IV 
Para que isso aconteça é necessário encontrar a frequência correta, fazendo 
com que as mesmas se igualem, com isso a temperatura do copo se eleva devido a 
ressonância vibrar e intensificar aquecendo as moléculas do material, como o copo 
não possui força elástica flexível o mesmo acaba rompendo vindo a se quebrar. 
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5 - DESAFIO V 
Uma antiga brincadeira de criança era conversar através de um telefone de 
lata, que consistia em duas latas com furos na base por onde passava um barbante, 
ligando uma à outra. Assim, para falar com o amigo que estava suficientemente longe 
(tão longe quanto alcançava o barbante), falava-se dentro de uma lata enquanto o 
amigo colocava a sua lata próxima ao ouvido. 
 
 
5.1 - RESPOSTA DESAFIO V 
Ao falar em uma das latas, o ar presente dentro do mesmo irá vibrar o fundo 
da lata rapidamente em uma distância muito curta, o que torna invisível a olho nu, 
entretanto esta vibração será transmitida pelo barbante ao fundo da outra lata que 
está conectada, gerando assim a vibração reproduzindo o som. 
 
5 - DESAFIO VI 
Na praia, quando uma onda que ainda não arrebentou se aproxima, ela somente 
levanta uma pessoa, ela não a leva. Por isso, responda: isso acontece porque 
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 a pessoa é uma onda e se superpõe com a onda que a levanta? Se a resposta for 
não, explique o que acontece. 
 
5.1 - RESPOSTA DESAFIO VI 
Sim, ela se levanta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSÃO 
 
 
Conclui-se que a Óptica Física estuda a natureza física da luz e dos 
fenômenos como interferência, dispersão, difração, polarização, etc. A luz é 
considerada como responsável por nossas sensações visuais e há a classificação dos 
corpos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica_ondulat%C3%B3ria 
https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/resumo-de-fisica-ondulatoria/ 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/optica.htm 
https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/118424/bueno_abc_tcc_rcla.pdf?
sequence=1 
https://pt.wikibooks.org/wiki/Introdu%C3%A7%C3%A3o_%C3%A0_f%C3%ADsica/%
C3%93ptica 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/introducao-fisica.htm 
 
 
 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica_ondulat%C3%B3ria
https://guiadoestudante.abril.com.br/estudo/resumo-de-fisica-ondulatoria/
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/optica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/optica.htm
https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/118424/bueno_abc_tcc_rcla.pdf?sequence=1
https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/118424/bueno_abc_tcc_rcla.pdf?sequence=1
https://pt.wikibooks.org/wiki/Introdu%C3%A7%C3%A3o_%C3%A0_f%C3%ADsica/%C3%93ptica
https://pt.wikibooks.org/wiki/Introdu%C3%A7%C3%A3o_%C3%A0_f%C3%ADsica/%C3%93ptica
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/introducao-fisica.htm