Ondas

PROFESSOR: Wellington

e Fenômenos Ondulatórios

Ondas: Perturbações (vibrações) que se propagam transportando apenas energia.

A propagação ondulatória não transporta matéria

Vibrações Ondas

Classificação das Ondas:

• Quanto a

Natureza

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 meios “transparentes”.

Ex.: Luz, ondas de rádio, raios X, ultra violeta, infravermelho,...

Esquema de uma Onda Eletromagnética

B → Campo Magnético

E → Campo Elétrico

Mandíbula

Note que materiais de alto número atômico são menos “transparentes” aos raios X, como o amálgama das obturações e a placa com parafusos. Os ossos também, embora o cálcio tenha número atômico menor que destes metais.

“Remendo” de titânio

Ondas EletromagnéticasRaios 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: USO FORENSE

Raios infravermelhos (Ondas de Calor): são emitidos por corpos aquecidos e usados para secar pinturas.

Ondas de rádio: são usadas pelas emissoras de rádio e televisão.

• Quanto a Direção de Propagação

UNIDIMENSIONAIS

BIDIMENSIONAIS

TRIDIMENSIONAIS

• Quanto a Direção de Vibração

MecânicasTRANSVERSAIS

LONGITUDINAIS

Eletromagnéticas TRANSVERSAIS

Transversais: Vibração perpendicular a propagação.

Longitudinais: Vibração paralela a propagação.

Pressão alta

(crista)

Pressão baixa(vale)

λ

λ

Numa onda sonora as partículas do meio vibram pra frente e pra trás.

Elementos das Ondas Periódicas

Comprimento de Onda → λ

Amplitude (A) → Medida do nível de uma crista 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.

Crista Vale

λ => três maneiras de medir

Medida da Amplitude:

Vai do nível de uma crista ou de um vale até a posição de equilíbrio.

Interferência

• Depois de emitida a onda, seu período e sua frequência 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

Sinais mandados da Terra para Marte podem demorar cerca de até 10 minutos

para chegar ao planeta vizinho!

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

Note que onde o som é mais rápido a luz é mais lenta.

1 Ciclod = λ

Δt = T

fTTt

dv .

1.

fv .

Tv.

Ondas em Cordas

L

Fv

L

mL

• F = força de tração na corda (N)

• µL = densidade linear da corda (kg/m)

   

A velocidade de uma onda em uma corda é dada pela fórmula de Taylor.

Reflexão de Ondas

Na reflexão a onda mantém a mesma freqüência(f) e comprimento de onda(λ), alterando sua direção.

NUM CASO REAL A AMPLITUDE (A) DIMINUI.

i→ângulo de inci- dência.

r→ângulo de re - fração.

i = r

Extremidade fixa   Se a extremidade é fixa, o pulso sofre reflexão com inversão de fase, mantendo todas as outras características.

Extremidade livre Se a extremidade é livre ou menos densa que a corda, o pulso sofre reflexão sem inversão de fase, mantendo todas as outras características.

Reflexão de Ondas em Cordas

Esponja

Reflexão de Ondas Circulares

Refração de Ondas

Na refração a onda mantém a mesma frequência(f), mas o comprimento de onda(λ) e a velocidade se alteram, modificando a sua direção.

NUM CASO REAL A AMPLITUDE (A) DIMINUI.

2

2

1

1

21 /{

vv

vfff

ONDAS DO MAR: NOTE QUE NO RASO AS CRISTAS SE JUNTAM, OU SEJA, Λ DIMINUI JUNTO COM A VELOCIDADE.

Polarização

Ocorre quando uma onda assume um único plano de vibração, ou seja, restringe a vibração à uma única direção.

• Só acontece com ondas transversais. Portanto todas as ondas eletromagnéticas polarizam, pois são todas transversais.

• O som não polariza, pois é longitudinal.

Luz Polarizada

Luz Polarizada

Polarizador

Luz Polarizada

Difração de Ondas

Ocorre quando uma onda contorna um obstáculo.

Christian Huygens

Difrata mais quando:

•Sons graves difratam mais, pois tem maior λ.

•Comprimento de onda (λ) for grande comparado ao obstáculo.

•A luz difrata em obstáculos muito pequenos, como um vírus. Por isto o microscópio óptico não os detecta.

Difração em uma Fenda

Ondas estacionárias são ondas que permanecem em uma posição constante em um intervalo de tempo arbitrário. Quando essas ondas se superpõem, há a formação de interferência.

Os pontos do meio no qual ela é estabelecida oscilam em MHS (Movimento Harmônico Simples), com amplitudes que dependem da posição do ponto considerado.