Ondulatória

Prof. Fabricio Scheffer

Onda é uma perturbação que se propaga.

Propriedade Fundamental da Onda

As ondas transportam energia sem transportar matéria.

Ondulatória

Natureza das Ondas

Ondas Mecânicas: não se propagam no vácuo. O som é uma mecânica.

Onda na água Onda sonora

Ondas Eletromagnéticas: Propagam-se no vácuo.

Campos elétricos

e magnéticos

oscilantes estão

representados

Ondas Longitudinais:

São aquelas cujas vibrações coincidem com a direção de

propagação. O som nos fluídos é uma onda longitudinal.

PROPAGAÇÃO

VIBRAÇÃO

Ondas Transversais

São aquelas cujas vibrações são perpendiculares à direção de

propagação. As ondas eletromagnéticas são transversais.

V

I

B

R

A

Ç

Ã

O

PROPAGAÇÃO

Ondas Mistas:

São ondas em que as partículas vibram longitudinal e

transversalmente, ao mesmo tempo. As ondas nos líquidos, são ondas

mistas.

Onda na água

Elementos da Onda

O comprimento de onda (l) é o espaço percorrido por uma perturbação no

intervalo de tempo igual a um período.

Freqüência (f):

t

nf

Período (T):

n

tT

f

1T

Equação fundamental das ondas

vTl ou fv lVelocidade depende exclusivamente do meio e a freqüência da fonte

Onda sonora propaga-se mais

rapidamente nos meios mais densos

(As luminosas é o contrário)

Espectro eletromagnético

AM FM TV

microondas infravermelho Vermelho Alaranjado Amarelo Verde Azul Anil Violeta

ultravioleta

Raio X

Raio

Luz visível

Freqüência

da radiação f

E Energia do

fóton

associado

l

T

Comp.

de onda

período

No VÁCUO, todas as ondas eletromagnéticas tem a mesma VELOCIDADE

P.P Poder de

penetração

p momentum

associado ao

fóton

Fenômenos ondulatórios

Reflexão

Extremidade fixa Extremidade móvel

Inverte a fase Sem inverter a fase

Sonar

Refração: Mudança na velocidade de propagação da onda

Nesta figura também observa-se a reflexão

Difração A onda contorna obstáculos

Interferência É o encontro de duas ou mais ondas

Ondas em molas interferindo

Ondas na água interferindo

Interferência em películas finas

CUIDADO: O fenômeno das múltiplas cores acima ocorre por causa da

interferência e não por dispersão

Ondas Estacionárias

d = l

d = 1,5l

d = 2,5l

1 sutiã = 1 lambida

Polarização: Selecionar direção de vibração

Somente ondas transversais

podem ser polarizadas

Exemplo:

Ângulo de 90° entre os

polarizadores extingue

toda a luz

Resumão Fenômeno Palavras-chaves Comentário

Reflexão Bate e volta Não muda V, l e f

Refração Bate e passa (muda de meio )

Muda V e l

Não muda f

Difração Contorna obstáculos

Não muda V, l e f

interferência Encontro de 2 ou + ondas

Construtiva (soma amplitude) Destrutiva (subtrai amplitude)

polarização Selecionar direção de propagação

Somente ondas transversais podem ser polarizadas Ex.: som não sofre polarização

Acústica

As ondas sonoras são de origem mecânica pois são produzidas por

deformações em um meio elástico.

O ouvido normal é excitado por ondas sonoras de freqüência entre

20 Hz e 20.000 Hz.

Qualidades fisiológicas do som

freqüência menor, l maior

Altura

É a qualidade que permite classificar os sons em graves e agudos.

freqüência maior, l menor

grave ou baixo

agudo ou alto

Intensidade

É a qualidade que permite distinguir um som forte de um som fraco.

forte

fraco

grande intensidade sonora

(potência grande) – maior amplitude

pequena intensidade sonora

(potência pequena) – menor amplitude

Timbre

É a qualidade que permite classificar os sons de mesma altura e

de mesma intensidade, emitidos por fontes diferentes. Por exemplo, por

uma flauta e por um xilofone.

Timbre da flauta Timbre do Xilofone

Eco e Reverberação

Eco

Repetição do som

Reverberação

Prolongamento do som

Reflexão do som

Ocorre se o obstáculo estiver

a uma distância d > 17 m (ar)

Ocorre se o obstáculo estiver

a uma distância d < 17 m (ar)

Ressonância e batimento: É a interferência de duas ondas

De frequências iguais De freqüências próximas

Escute o batimento

de dois sons

Ex.: Cantor que quebra a

taça com a voz.

Efeito Doppler

A freqüência que qualquer fenômeno manifesta a um observador

depende dos estados de movimento da fonte e do observador. O efeito

Doppler se manifesta tanto com ondas sonoras como com a luz.

Denominado f’ a freqüência recebida pelo observador e f a

freqüência emitida pela fonte, temos:

aproximação f’> f l’ <l

afastamento f’< f l’ >l

•Tanto na aproximação como no afastamento a velocidade de

propagação da onda não muda.

•O efeito Dopller também ocorre com a luz

Quando uma fonte sonora emite um som de uma determinada freqüência em

direção a um objeto imóvel, este som refletirá neste objeto e voltará inalterado,

com a mesma freqüência.

Mas quando o objeto se move em direção a fonte sonora, após a primeira

onda sonora encontrar o objeto este se moverá um pouco para frente e então,

a segunda onda encontrará o objeto um pouco mais cedo e assim

sucessivamente. Como resultado, as ondas serão comprimidas gerando uma

freqüência mais alta (som mais agudo).

Exemplo

MHS

É um movimento oscilatório em que a partícula encontra-se sobre

ação de uma força restauradora orientada para a posição de equilíbrio.

Elongação -A 0 +A

Velocidade (v) 0 Máx 0

Aceleração (a) Máx 0 Máx

Força Elástica (Fe) Máx 0 Máx

Energia Cinética (Ec) 0 Máx 0

Energia potencial (Ep) Máx 0 Máx

Energia mecânica (EM) cte cte cte

0

-A

+A

Período no MHS:

K

m2T

Período do Pêndulo Simples

É um dispositivo constituído basicamente por uma partícula

pesada suspensa por um fio ideal de comprimento l.

-T é proporcional à raiz

quadrada de l. -T é inversamente proporcional

à raiz quadrada de g.

-T independente da massa m.

-T independe da amplitude (q

até no máximo de 5°).

g2T

l

Período