Introdução ao estudo das Ensino Médio Introdução ao estudo das Ondas Física Prof. Diones Charles

1. Definição • “No estudo da Física, onda é uma pertubação, abalo ou distúrbio que se propaga através de um meio gasoso, líquido ou sólido, ou no caso de algumas ondas, a propagação se dá no vácuo”. • Uma onda transfere energia de um ponto para outro, mas nunca transfere matéria entre dois pontos.

2. Classificação das ondas Quanto a direção de propagação de energia: Unidimensionais; Bidimensionais; Tridimensionais. b) Quanto à natureza: Ondas mecânicas; Ondas Eletromagnéticas. c) Quanto a direção de propagação: Ondas tranversais; Ondas longitudinais.

a) Direção de propagação de energia Unidimensionais: propagam-se em uma únida dimensão. Bidimensionais: propagam-se num plano. Tridimensionais: propagam-se em todas as direções.

b) Quanto à natureza Onda Mecânicas: são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar como, por exemplo, a onda de uma corda ou ondas sonoras. Ondas Eletromagnéticas: são aquelas que não necessitam de meio materias para se propagar. Exemplo: ondas de rádio, raio X.

O Arco-íris de Maxwell James Clerk Maxwell: raio luminoso = onda eletromagnética óptica (luz visível) = ramo do eletrom. Meados do séc. XIX: espectro = UV-Vis + IR Heinrich Hertz: - gerou ondas de rádio - velocidade = velocidade da luz visível 1831-1879 Heinrich Hertz

O espectro eletromagnético curto longo molécula de água proteína vírus bactéria célula bola de baseball casa campo de futebol comp. de onda (em metros) tam. de um nome comum da onda fontes freqüência (Hz) energia de um fóton (eV) baixa alta ondas de rádio micro-ondas infravermelho ultravioleta visível raios-x “duros” raios-x “moles” raios gama cavidade rf forno pessoas lâmpadas máq. de raios-x elementos radiativos rádio FM rádio AM radar ALS Não tem limites definidos e nem lacunas.

Algumas regiões conhecidas Espectro de Radiação Eletromagnética Região Comp. Onda (Angstroms) Comp. Onda (centímetros) Freqüência (Hz) Energia (eV) Rádio > 109 > 10 < 3 x 109 < 10-5 Micro-ondas 109 - 106 10 - 0.01 3 x 109 - 3 x 1012 10-5 - 0.01 Infra-vermelho 106 - 7000 0.01 - 7 x 10-5 3 x 1012 - 4.3 x 1014 0.01 - 2 Visível 7000 - 4000 7 x 10-5 - 4 x 10-5 4.3 x 1014 - 7.5 x 1014 2 - 3 Ultravioleta 4000 - 10 4 x 10-5 - 10-7 7.5 x 1014 - 3 x 1017 3 - 103 Raios-X 10 - 0.1 10-7 - 10-9 3 x 1017 - 3 x 1019 103 - 105 Raios Gama < 0.1 < 10-9 > 3 x 1019 > 105

c) Quanto à direção de propagação Onda transversais: são aquelas que tem a direção de propagação perpendicular à direção da vibração, como por exemplos, as ondas eletromangéticas. Ondas longitudinais: o Nessas ondas a direção de propagação coincide com a direção de vibração. Nos líquidos e nos gases as ondas se propagam dessa forma.

3. Grandezas Para descrever um onda é necessário uma série de grandezas físicas, entre elas temos: velocidade, amplitude, frequência, período e comprimento de onda. Grandeza Símbolo Unidade no SI Abreviatura Período T segundo s Frequência f Hertz = 1/s Hz Comprimento de onda λ metro m Amplitude A Velocidade v metro/segundo m/s

4. Pulso e trem de ondas Um pulso de onda é uma pertubação que se propaga através do meio. Quando as pertubações são produzidas periodicamentes, temos um trem de ondas períodicas, ou simplesmente ondas períodicas.

Reflexão de Pulsos Em extremidade fixa : (menos denso – mais denso) Ocorre reflexão com inversão de fase Em extremidade livre : (mais denso – menos denso) Ocorre reflexão sem inversão de fase

Onda refletida tem a mesma velocidade Importante : Onda refletida tem a mesma velocidade frequência permanece inalterada comprimento de onda permanece inalterado

5. Comprimento de onda Na Física, comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num padrão de onda. É usualmente representado pela letra grega lambda (λ).

v= λ∙f Comprimento de onda Onde: v = velocidade da onda; f = frequência

Fórmulas!! Relação da velocidade de propagação da onda, o comprimento de onda e o período : Comprimento de onda Período Frequência

Exemplo e exercício 1) Em uma corda esticada, propaga-se uma onda períodica de frequência f = 60 Hz e velocidade v = 15 m/s. Qual o comprimento de onda dessa onda? 2) Uma onda períodica de frequência f= 50 Hz propaga-se em uma corda esticada de modo que o comprimento de onda é λ = 4,0 m. Calcule a) a velocidade da onda;

Fim