1 - conceito de onda É uma forma de propagação de energia sem que haja propagação de matéria....

1 - Conceito de Onda

É uma forma de propagação de energia sem que haja propagação de matéria.

Propagação de onda em uma dimensão.

Propagação de onda em duas dimensões.

Pedra caindo na superfície da água:

2 - ONDA MECÂNICA E ELETROMAGNÉTICA

Uma onda mecânica necessita de um meio material para se propagar. Exemplos: onda numa corda, onda na superfície da água.

O som é uma onda mecânica pois necessita do ar para se propagar.

ar

luz

som

arvácuo

luz

Uma onda eletromagnética propaga-se mesmo no vácuo. Exemplos: onda de rádio, onda de TV, microondas, etc..

A luz é uma onda eletromagnética que se propaga mesmo no vácuo.

Luz emitida pelo Sol

3 - ONDAS TRANSVERSAIS E LONGITUDINAISNuma onda transversal os pontos do meio vibram numa direção perpendicular à direção de propagação da onda:

Numa onda longitudinal, os pontos do meio vibram na mesma direção de propagação da onda:

compressão

4 - ELEMENTOS DE UMA ONDA

CRISTA

VALE

CRISTAS - pontos mais altos dos pulsos voltados para cima.

VALES - pontos mais baixos dos pulsos voltados para baixo.

AMPLITUDE

AMPLITUDE - distância da posição de equilíbrio ao ponto de afastamento máximo da posição de equilíbrio.

Observe a região da corda marcada em azul:

t = 0 st = 0 st = 0,5 s

O tempo gasto pela marca azul para efetuar uma vibração completa é o período: Ex.: T = 0,5 s

f = 1/T

Unidade : 1segundo = Hertz (Hz)

O número de vibrações completas executadas pela marca azul em 1 segundo é a sua freqüência:

Ex.: f = 2 Hz

Vamos fazer com que a mão de uma pessoa efetue uma vibração completa (saia da posição horizontal, suba, desça e volte à posição horizontal). O intervalo de tempo para essa oscilação é o período (T) :

A B

Durante esse tempo a onda se propaga com velocidade constante, percorrendo uma distância AB.

A distância percorrida pela onda durante um tempo igual a 1 período é chamada de comprimento de onda ( ).

A B

Num dado meio, a velocidade de propagação de uma onda é constante. Assim, a distância percorrida pela onda pode ser dada por :

d = v . t

No tempo t = T a distância percorrida será igual a . Logo:

d = v . t = v . T Como T = 1/f : = v / f

Logo: v = . f

Obs.: Essa equação é válida para qualquer tipo de onda.

Quando uma onda se reflete numa extremidade livre, não há inversão de fase.

5 - REFLEXÃO DE ONDAS

Quando uma onda se reflete numa extremidade fixa, há inversão de fase.

6 - REFRAÇÀO DE ONDAVamos considerar uma corda esticada constituída de uma parte mais fina e uma parte mais grossa. A velocidade de propagação de ondas só depende do meio. Na parte mais fina, a velocidade de propagação será maior.

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Se gerarmos 1 pulso por segundo na corda fina, chegará na corda grossa 1 pulso por segundo. A freqüência de uma onda não muda quando a onda muda de meio.Como a velocidade na corda grossa é menor e a freqüência da onda é a mesma, o comprimento de onda na corda grossa é menor. Uma onda ao mudar de meio muda de velocidade e de comprimento de onda.

7 - ONDAS EM DUAS DIMENSÕES

crista

crista

Raios da onda

Os raios da onda indicam que numa onda circular, os pulsos se propagam em todas as direções.

crista crista

Raiosde

onda

Se batermos periodicamente na água com uma reta, produziremos uma onda de pulsos retos:

8 - DIFRAÇÃO DE ONDAS

DIFRAÇÀO É A PROPRIEDADE QUE UMA ONDA POSSUI DE CONTORNAR OBSTÁCULOS.

Podemos acentuar a difração de uma onda fazendo-a passar por um orifício, pois assim terá que contornar dois obstáculos:

9 - INTERFERÊNCIA

Vamos bater com dois dedos, ao mesmo tempo, na superfície da água.

Duas ondas serão criadas.Criaremos cristas e vales simultaneamente nas duas ondas.

As ondas estarão em fase. As duas ondas irão se sobrepor ao se propagarem na superfície do líquido.

A

B

C DE

F

Objeto parado

Objetooscila

Se colocarmos um objeto sobre a linha AB, ele ficará em repouso.

Todos os pontos das linhas AB,CD e EF são pontos onde encontram um vale e uma crista.

Essas linhas são chamadas de linhas nodais. Nelas ocorre uma interferência DESTRUTIVA, pois chegam crista de uma onda com vale de outra onda.

Um objeto colocado entre as linhas nodais oscila com amplitude duas vezes maior do que a de uma das ondas.

Nessas regiões chegam cristas com cristas e vales com vales.

Nessas regiões ocorre uma interferência CONSTRUTIVA.

10 - INTERFERÊNCIA COM A LUZSabemos hoje que a luz é um movimento ondulatório de comprimento de onda muito pequeno.

Vamos colocar uma lâmpada atrás de um anteparo com um orifício.Ao passar pelo orifício a luz se difrata.

Encontrando mais dois orifícios a luz se difrata novamente e tudo se passa como se tivéssemos duas ondas em fase.

A superposição de ondas fará com que apareça no anteparo regiões claras e escuras.

L

d

x

X = distância entre duas regiões de interferência CONSTRUTIVA.

Verificamos que utilizando cores diferentes, a separação

entre as franjas (x) varia conforme a cor utilizada:

Com essa expressão foi possível determinar o comprimento de onda ( ) de todas as cores.

dLx

11 - ONDAS SONORAS

O som é uma onda mecânica LONGITUDINAL. A faixa audível, para o ser humano está na faixa de 20 Hz a 20 000 Hz.O som se propaga devido a compressões e rarefações sucessivas produzidas num meio. Vamos martelar um metal:

Um golpe de martelo propaga-se por todo material na forma de uma onda longitudinal que pode ser ouvida por uma pessoa.

Embora o relâmpago e o trovão sejam produzidos no mesmo instante, o relâmpago é visto bem antes. A velocidade do som é menor que a da luz. O tempo entre a percepção do relâmpago e a do trovão representa o tempo gasto pelo som para chegar até nós.

Uma onda sonora propagando-se com freqüência inferior a 20 Hz é denominada INFRA-SOM e se a freqüência for superior a 20 000 Hz, ULTRA-SOM.

A velocidade do som depende do meio onde o som se propaga. Nos líquidos, a velocidade é maior que nos gases e nos sólidos, maior que nos líquidos.

A velocidade do som, no ar, é bem inferior à velocidade da luz. Ela vale aproximadamente 340 m/s se o ar estiver a 20ºC. Quando a temperatura do ar aumenta a velocidade do som no ar aumenta.

12 - PROPRIEDADES FISIOLÓGICAS DO SOM

A) INTENSIDADE: é a propriedade que relacionada a energia da onda sonora. Quanto maior a intensidade maior a energia da onda sonora.

Ex.: Ao aumentarmos o volume de um rádio, estaremos aumentado a energia da onda sonora.

Pequena amplitude.Som de pequena intensidade (som fraco) .

Grande amplitude.Som de grande intensidade (som forte) .

A energia de uma onda depende da sua AMPLITUDE:

B) ALTURA : é a qualidade do som que distingue grave ou agudo. Essa qualidade está relacionada com a FREQÜÊNCIA.

Som grave

Som agudof (grande )

f(peq. )

C) TIMBRE: é a qualidade do som que distingue sons de mesma intensidade e altura emitidos de fontes diferentes. Sons de timbres diferentes se diferenciam pela forma da onda:Nota emitida

por um violino.

Mesma nota emitida por um piano.