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INTRODUÇÃO À ONDULATÓRIA Considerações Iniciais Considerações Iniciais: O que é ONDA ??? Perturbação produzida: PULSO O PULSO se movimenta a partir da região onde foi gerado: ONDA A onda se movimenta transferindo energia através da vibração que é produzida pelo pulso. ONDA transfere ENERGIA através do meio, SEM TRANSPORTAR MATÉRIA !!! Para realizar as manobras, o surfista precisa remar para entrar na onda e após...se movimentar constantemente... Classificação das Ondas: Quanto a Natureza MECÂNICAS: Precisam do meio material para se propagar. Ex: Ondas no mar Ondas na superfície de um lago Ondas em molas Ondas em cordas Ondas sonoras ELETROMAGNÉTICAS: Não precisam do meio material para se propagar. Ex: Raios X Ondas de Rádio Ondas de Luz Raio Laser Classificação das Ondas: Quanto a Direção de Propagação UNIDIMENSIONAIS: Apenas 1 direção de propagação. Ex: Ondas em cordas BIDIMENSIONAIS: 2 direções de propagação. Ex: Ondas em lagos TRIDIMENSIONAIS: 3 direções de propagação. Ex: Ondas Sonoras Classificação das Ondas: Quanto a Direção de Vibração TRANSVERSAIS: Propagação perpendicular à vibração Ex: Ondas em Cordas LONGITUDINAIS: Vibração e propagação na mesma direção. Ex: Ondas em Molas e o Som ONDAS PERIÓDICAS: A A crista crista valevale λ comprimento de onda λ comprimento de onda Grandezas fundamentais das ondas: Frequência: número de ondas por tempo Acinhó: f = nº de ondas/tempo No SI, dada em hertz (Hz) Porém, usualmente, pode ser dada em rpm! Neste caso: rpm/60 = Hz Período: tempo de duração de uma onda completa No SI, dado em segundo (s) A relação entre frequência e período é: f = 1/T Equação Fundamental da Ondulátória: V = λ . f V: velocidade de propagação da onda λ: comprimento da onda f: frequência das oscilações A velocidade de propagação da onda só depende do meio de propagação.!!!! Sendo constante a velocidade de propagação de uma onda, temos: x=v.t Acinhó: =v.T =v.1/f Ou, ainda: Velocidade da Onda numa Corda: A velocidade de propagação de uma onda numa corda obedece a equação de TAYLOR T V T: força tensora na corda μ: densidade linear da corda )( )( mocompriment kgmassa Exercícios de Sala: 1) Uma corda de comprimento 3 metros e massa 60 gramas é mantida tensa sob a ação de uma força de intensidade 800 N. Determine a velocidade de propagação de um pulso nessa corda. L m m kg 3 06,0 mkg /02,0 T V 02,0 800 V smV /200 2) Uma corda de massa 240 gramas e de comprimento 1,2 metros vibra com frequência de 150 Hz, conforme indica a figura: a) Qual a velocidade de propagação da onda na corda ? b) Qual a intensidade da força tensora na corda ? 0,40,4 0,4 L m 2,1 24,0 mkg /2,0 fv 1508,0 v smv /120 T V 2,0 120 T NT 2880 m8,0 Reflexão de Pulsos em uma Corda: EXTREMO FIXO EXTREMO LIVRE INVERTE FASE NÃO INVERTE FASE Refração de Pulsos em uma Corda: 1) Da Corda GROSSA para a Corda FINA: μ MAIOR μ MENORvA vB T V μ DIMINUI V AUMENTA λ AUMENTA f NÃO MUDA VB > VA λB > λA Observe que aqui ocorre uma REFRAÇÃO e também uma REFLEXÃO SEM INVERTER a fase. Refração de Pulsos em uma Corda: 1) Da Corda FINA para a Corda GROSSA: T V μ AUMENTA V DIMINUI λ DIMINUI f NÃO MUDA VB < VA λB < λA μ MAIOR “CORDA PESADA” μ MENOR “CORDA LEVE” vA vB Observe que aqui ocorre REFRAÇÃO e também REFLEXÃO COM INVERSÃO de fase. Exercícios de Sala: 3) Uma onda periódica propaga-se em uma corda A, com velocidade 40 cm/s e comprimento de onda 5 cm. Ao passar para uma corda B, sua velocidade passa a ser 30 cm/s. Determine: a) O comprimento de onda no meio B; b) A freqüência da onda. 40 cm/s 30 cm/s VA = λA . fA 40 = 5 . fA fA = 8 Hz VB = λB . fB λB = 3,75 cm 30 = λB . 8 INTERFERÊNCIA: CONSTRUTIVA: Amplitude Resultante A = A1 + A2 DESTRUTIVA: Amplitude Resultante A = A1 - A2 A1 A2 A1A2 A2 A1 A2 A1 ONDAS ESTACIONÁRIAS: VENTRE NÓ λ λ/2 Encontro de duas ondas, uma incidente e outra refletida, de mesma f, A e λ que se propagam em sentidos opostos Exercícios de Sala: 4) Uma onda estacionária de freqüência 8 Hz se estabelece numa linha fixada entre dois pontos distantes 60 cm. Incluindo os extremos, contam-se 7 nodos. Calcule a velocidade da onda progressiva que deu origem à onda estacionária. 60 cm λ = 20 cm V = λ . f V = 20 . 8 V = 160 cm/s 07) A figura abaixo é a representação gráfica, num dado instante, de duas ondas A e B que se propagam com a mesma velocidade ao longo de duas cordas. A frequência da onda A é 10 Hz. Julgue as afirmativas como verdadeiras ou falsas. Exercícios de Sala: λA AA 01) O comprimento da onda A é maior que o da onda B. λA λB λA > λB 02) A velocidade de propagação das ondas é de 0,50 m/s. VA = λA . fA VA = 0,05 . 10 VA = VB = 0,5 m/s 04) É possível variar a amplitude da onda A sem que se altere sua freqüência. Isso é perfeitamente possível, pois AMPLITUDE e FREQUÊNCIA, NÃO SE RELACIONAM...!!!! 08) As ondas representadas são do tipo longitudinal. Afirmação falsa, pois a figura nos mostra ondas transversais..!!! 16) A amplitude da onda A é de 5,0 cm. Ligue-se !!! A amplitude vale 2 cm. 32) O período da onda B é maior que 0,10 s. fA = 10 Hz TA = 0,1 s Se λB < λA , então fB > fA Assim: TB < TA Cháuziimmm!!!