Tópicos de Ondulatória

Ondas: Perturbações (vibrações) que se propagam transportando apenas energia. A propagação ondulatória não transporta matéria.

Vibrações Ondas Luz Som

Classificação das Ondas Mecânicas: Resultam da matéria vibrando e só existem em meios materiais. Ex.: Ondas do mar, som, ondas em cordas, ... Eletromagnéticas: Resultam da vibração de cargas elétricas e, se propagam em quaisquer meios inclusive no vácuo. Ex.: Luz, ondas de rádio, raios X, ultra violeta, infravermelho,... Quanto à Natureza

Transversais Longitudinais Mecânicas Quanto à Direção de Vibração Eletromagnéticas só transversais

Transversais: Vibração perpendicular à propagação. Toda onda eletromagnética é transversal.

Longitudinais: Vibração paralela à propagação. Pressão alta (crista) λ Numa onda sonora as partículas do meio vibram pra frente e pra trás. Pressão baixa (vale)

Unidimensionais: Propagam-se em uma direção. Ex.: pulso numa corda. Bidimensionais: Propagam-se em duas direções. Ex.: ondas na superfície da água. Tridimensionais: Propagam-se em três direções. Ex.: Luz, som e etc. Quanto à Direção de Propagação

Ondas Periódicas V Vp P M VM crista vale ou depressão

Elementos das Ondas Periódicas Comprimento de Onda → λ Amplitude (A) → Medida do nível de uma crista ou vale até a posição de equilíbrio. Período (T) → Tempo para um ciclo completo. Freqüência (f) → Número de oscilações (ciclos) por unidade de tempo. Depois de emitida a onda, sua freqüência não muda mais. Velocidade → Só depende do meio de propagação da onda.

Elementos das Ondas Periódicas  A  A 

f 1 f2 f2 f 1 < f2

Fique ligado: Depois de emitida a onda, seu período e sua freqüência não mudam mais. A velocidade de uma onda só depende do meio onde ela está se propagando. ***A luz é mais rápida em meios menos densos, já o som é o contrário

Ondas Eletromagnéticas Raios gama: são emitidos por materiais radioativos e usados no tratamento de câncer e de muitas doenças de pele. Raios X: ajudam os médicos a tratar e a diagnosticar doenças. Raios ultravioleta: são usados como desinfetantes. Raios infravermelhos: são emitidos por corpos aquecidos e usados para secar pinturas. Ondas de rádio: são usadas pelas emissoras de rádio e televisão.

Esquema de uma Onda Eletromagnética B→Campo Magnético E→Campo Elétrico

Animação de uma Onda Eletromagnética

Note que onde o som é mais rápido a luz é mais lenta. MEIO DE PROPAGAÇÃO VELOCIDADE DO SOM VELOCIDADE DA LUZ AR 340 m/s 300.000 km/s ÁGUA 1.490 m/s 225.000 km/s

d = λ Δt = T 1Ciclo

Exemplo: Uma onda periódica se propaga com freqüência de 30 Hz em um certo meio. Um seguimento desta onda aparece na figura. Determine sua velocidade de propagação.

Exemplo:De uma torneira caem gotas idênticas à razão de 3 a cada segundo, exatamente no centro da superfície livre da água. Os círculos da figura representam cristas,originadas pelas gotas. Determine a velocidade de propagação destas ondas. y(cm) x(cm) 6 12 18 λ= 6 cm

Ondas em Cordas F = força de tração na corda, em N; A velocidade de uma onda em uma corda é dada pela fórmula de Taylor. F = força de tração na corda, em N; µL = densidade linear da corda, em kg/m;    

Exemplo: Uma corda de comprimento 3 m e massa 60 g é mantida tensa sob ação de uma força de intensidade 800 N. Determine a velocidade de propagação de um pulso nessa corda.

L = 3m m = 60 g = 0,06kg F = 800 N

Amortecimento de Ondas Uma onda amortecida, que vai se enfraquecendo gradualmente. A amplitude da onda vai diminuindo, consequentemente a energia que ela transporta.

Reflexão de Ondas Unidimensionais Pulso incidente Pulso refletido Extremidade livre Extremidade fixa L V

Reflexão de Ondas Unidimensionais

Refração de ondas unidimensionais Pulso incidente Pulso refletido Pulso refratado antes depois VB VA LA LB Na refração de ondas, a frequência não se altera e, portanto, vale a relação a seguir:

Interferência de Ondas Construtiva: Crista+Crista ou Vale+Vale → AR= A1+ A2 Destrutiva: Crista+Vale → AR= A1 – A2