MOVIMENTO ONDULATÓRIO - ONDAS 1

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Você já deve ter brincado alguma vez de pular corda, com uma extremidade da corda presa num suporte e a outra na mão de seu amigo. O seu amigo produz um pulso na extremidade da corda, ou seja, uma perturbação, que vai se propagar por todos os pontos da corda.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Outro exemplo que podemos citar é o de uma gota lançada na superfície das águas calmas e tranqüilas. Nota-se que, a partir daquele ponto, pulsos se movimentam em círculo, afastando-se dele e vibrando todos os pontos do meio. Os fenômenos vistos são chamados de pulsos e consistem em perturbações dadas a um meio, que serão objeto de estudo neste capítulo. A onda é uma sucessão de pulsos.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Ondulatória (ondas) Ondulatória é a parte da Física que estuda as ondas. Qualquer onda pode ser estudada, seja a onda do mar, ou ondas eletromagnéticas, como a luz.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Pulso: é uma perturbação dada num meio, que vai se propagar através deste, sem carregar matéria, apenas transportando energia. Quando provocamos uma perturbação no meio, estamos fornecendo energia que, de alguma forma, precisa se manifestar, e esta manifestação se dá através do pulso. Os pontos da corda oscilam, porém não são carregados pelo pulso.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Podemos verificar isso fazendo um barquinho de papel e colocando-o num recipiente contendo água. Ao produzirmos uma onda na superfície da água, notamos que quando essa onda passar pelo barco, este vai apenas subir e descer, porém não será arrastado pela água, porque ela não se movimenta horizontalmente e sim oscila verticalmente, para permitir a passagem da perturbação.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Conceito de Onda: uma onda é uma sucessão periódica de pulsos, ou seja, quem produz o pulso (fonte de onda) o faz continuamente e no mesmo ritmo. Uma onda é uma perturbação que se propaga. Algo que se movimenta pelo espaço e transmite energia, sem a propagação de matéria. Esta definição de onda ficará mais clara ao longo do texto, onde vamos iniciar o estudo da ondulatória. A definição de onda é qualquer perturbação (pulso) que se propaga em um meio. Ex: uma pedra jogada em uma piscina (a fonte) provocará ondas na água, pois houve uma perturbação. Essa onda se propagará para todos os lados, quando vemos as perturbações partindo do local da queda da pedra, até ir à borda. Uma sequência de pulsos forma as ondas.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS A onda transporta energia e não a matéria do meio. A onda não é capaz de se originar sozinha, visto que ela apenas faz a transferência de energia cinética de uma fonte. 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, qualquer tipo de onda não transporta matéria.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS No estudo da ondulatória é importante entender as classificações das ondas. As ondas podem ser classificadas seguindo três critérios: 1. Quanto à Natureza (dois tipos: Ondas Mecânicas ou Ondas Eletromagnéticas) 2. Classificação em relação à direção de propagação (três tipos: Ondas unidimensionais, Ondas bidimensionais ou Ondas tridimensionais) 3. Quanto à Direção de Vibração ou quanto à Forma: (dois tipos: Ondas Longitudinais ou Ondas Transversais)

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS No estudo da ondulatória é importante entender as classifica-ções das ondas. As ondas podem ser classificadas seguindo três critérios: Classificação das ondas segundo a sua Natureza 1. Quanto à Natureza, as ondas podem ser dividas em dois tipos: - Ondas Mecânicas: são todas as ondas que precisam de um meio material para se propagar. Por exemplo: ondas no mar, ondas sonoras, ondas em uma corda, etc. - Ondas Eletromagnéticas: são ondas que não precisam de um meio material para se propagar. Elas também podem se propagar em meios materiais. Exemplos: luz, raios-X, sinais de rádio ... (Diferenciar ondas mecânicas e eletromagnéticas.) 11

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS 2. Classificação em relação à direção de propagação As ondas podem ser dividas em três tipos, segundo as direções em que se propaga: Ondas unidimensionais: só se propagam em apenas uma direção (uma dimensão), ou seja, uma reta, como a onda em uma corda ou como as oscilações de uma mola, por exemplo. Ondas bidimensionais: se propagam em duas direções (x e y do plano cartesiano), como a onda provocada pela queda de um objeto na superfície da água. Ondas tridimensionais: se propagam em todas as direções possíveis, como ondas sonoras, a luz, etc.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS 3. Classificação quanto à Direção de Vibração ou quanto à Forma: - Ondas Longitudinais: são as ondas que se propagam num meio de forma que a direção de vibração coincide com a direção de propagação. São as ondas onde 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 seguem essa mesma direção), etc.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS - Ondas Transversais: são ondas que se propagam de forma que a sua direção de propagação é perpen-dicular à direção de vibração. Ex.: ondas eletromagnéticas, ondas em uma corda (você balança a mão para cima e para baixo para gerar as ondas).

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Características das ondas Os pontos B e F são chamados de crista ou picos. Os pontos D e H são chamados depressões ou vales. A distância entre duas cristas ou entre dois vales é chamada de comprimento de onda e representada pela letra grega λ (lambda).

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Todas as ondas possuem algumas grandezas físicas, que são: Comprimento de Onda (λ): é o tamanho de uma onda, que pode ser medida em três pontos diferentes: de crista a crista, do início ao final de um período ou de vale a vale. Crista é a parte alta da onda e vale a parte baixa. É representado no SI pela letra grega lambda (λ). Amplitude: é a “altura” da onda, é a distância entre o eixo da onda até a crista. Quanto maior for a amplitude, maior será a quantidade de energia transportada.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS - Frequência(f): é o número de oscilações da onda, por certo período de tempo. A unidade de frequência do Sistema Internacional (SI), é o hertz (Hz), que equivale a 1 segundo, e é representada pela letra f. Então, quando dizemos que uma onda vibra a 60Hz, significa que ela oscila 60 vezes por segundo. A frequência de uma onda só muda quando houver alterações na fonte. - Período(T): é o tempo necessário para a fonte produzir uma onda completa. No SI, é representado pela letra T, e é medido em segundos.É possível criar uma equação relacionando a frequência e o período de uma onda: ou T = 1/f

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Velocidade: todas as ondas possuem uma velocidade, que sempre é determinada pela distância percorrida, sobre o tempo gasto. Podemos agora definir o conceito de Velocidade de Propagação da Onda. Mas antes, é importante saber que só podemos aplicar, para o estudo da velocidade de propagação da onda, o conceito de Velocidade Média, pois a velocidade de propagação não pode ser vetorial. Logo, a velocidade de propagação será obtida dividindo o espaço percorrido pela onda pelo intervalo de tempo utilizado pela onda para fazer este percurso. V=∆s/∆T . Nas ondas, essa equação fica: ou v = λ . 1/T ou v = λ . f (f = 1/T)

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Reflexão, Refração e Difração de uma onda REFLEXÃO Toda onda quando se depara com um obstáculo irá continuar sua propagação, porém em sentido contrário e com a mesma intensidade. Isso ocorre devido à lei da Ação e Reação. Quando a extremidade em que a onda se propaga é fixa, a reflexão ocorrerá de forma inversa à normal, porém quando a extremidade for móvel ou livre, a reflexão retorna da mesma forma, sem inversão. Um bom exemplo de reflexão de ondas é o eco. Quando falamos em grandes espaços livres, onde existe um grande obstáculo, o som que emitimos é refletido, dando esse som característico.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS Reflexão, Refração e Difração de uma onda REFRAÇÃO Quando uma onda se propaga passando de um meio para outro, ela sofrerá uma mudança de velocidade e direção de propagação. Esse fenômeno é chamado de refração. Assim, quando dizemos que uma onda se refratou ao passar de um meio para outro, queremos dizer que sua velocidade foi alterada e sua direção sofreu uma mudança de sentido, passando para o outro meio.

MOVIMENTO ONDULATÓRIO-ONDAS O outro fenômeno relativo às mudanças que ocorrem nas ondas é a DIFRAÇÃO. Um exemplo claro desse fenômeno é quando duas pessoas, separadas por um muro, conversam. Neste caso, as ondas iriam refletir para a mesma pessoa (reflexão), ou passar pelo muro (refração), porém a intensidade seria bastante menor. O fato é que a pessoa do outro lado do muro escuta perfeitamente bem o que a outra diz, isso se dá devido ao fenômeno da DIFRAÇÃO. A difração é a propriedade que a onda possui de contornar o obstáculo e se propagar. Quanto maior o comprimento da onda, mais fácil será sua difração, já que em alguns casos de ondas muito pequenas, elas provavelmente não conseguirão se difratar. Absorção é o fenômeno em que a propagação da onda é interrompida por um obstáculo. Ex: efeito luminoso da lampada