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FÍSICA PROF. NELSON BEZERRA
PROF.ª RISÔLDA FARIAS2ªEJA FASE
Unidade IVida e ambiente
CONTEÚDOS E HABILIDADES
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Aula 2.2ConteúdoFenômenos ondulatórios: Reflexão, refração, interferência e polarização.
CONTEÚDOS E HABILIDADES
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HabilidadesRelacionar os fenômenos ondulatórios, reconhecendo suas principais características.Identificar o fenômeno da reflexão e refração.
CONTEÚDOS E HABILIDADES
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• Ondas periódicas - As ondas geradas por fontes que executam oscilações periódicas, ou seja, que se repetem em intervalos de tempos iguais.
• Na figura abaixo os pontos A e B são chamados de cristas.
Ondas periódicas unidimensionais
REVISÃO
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• Os pontos C e D são chamados de vales. • A amplitude de uma onda é a distância entre a crista e o
vale da onda. • O período (T). • Frequência (f).
Comprimento de onda (λ).
f = 1 T
Ondas periódicas unidimensionais
REVISÃO
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Uma atividade comum para os povos indígenas é a pesca com lanças. Mesmo sem nunca ter estudado física, os pescadores sabem que não se deve mirar exatamente no peixe, pois o mesmo ocupa uma posição aparente quando vistos na água. O pescador indígena só tem sucesso se mirar numa posição um pouco mais abaixo daquela que vê o peixe. De que forma você acha que o conteúdo “fenômeno ondulatório” está relacionado com este fato?
DESAFIO DO DIA
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Fenômenos Ondulatórios
Fenômenos Ondulatórios São fenômenos que ocorrem com as ondas.Exemplos: Reflexão, refração, difração, interferência, polarização e outros.Alguns destes fenômenos ocorrem somente com ondas transversais, outros com ondas mecânicas e/ou eletromagnéticas.
AULA
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Reflexão - É o fenômeno que ocorre quando uma onda incide sobre um obstáculo e retorna ao meio de propagação, mantendo as características da onda incidente.
Independente do tipo de onda, o módulo da sua velocidade permanece inalterado após a reflexão, já que ela continua propagando-se no mesmo meio.
AULA
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Reflexão em ondas unidimensionais - Esta análise deve ser dividida em oscilações com extremidade fixa e com extremidade livre:
AULA
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Com extremidade fixa - Quando um pulso (meia-onda) é gerado e atinge uma extremidade fixa, como uma parede, pelo princípio da ação e reação, o pulso refletido adquire um movimento na direção da aplicação, com um sentido inverso. Assim como mostra a figura:
AULA
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Para este caso costuma-se dizer que há inversão de fase, já que o pulso refletido executa o movimento contrário ao do pulso incidente.
AULA
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Com extremidade livre - Considerando uma corda presa por um anel a uma haste idealizada, portanto sem atrito.Ao atingir o anel, o movimento é contínuo, embora não haja deslocamento no sentido do pulso, apenas no sentido perpendicular a este. Então o pulso é refletido em direção da aplicação, mas com sentido inverso. Como mostra a figura:
AULA
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Para estes casos não há inversão de fase, já que o pulso refletido executa o mesmo movimento do pulso incidente, apenas com sentido contrário.
AULA
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Reflexão de ondas
AULA
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A reflexão dos raios de onda é regida por duas leis da reflexão, que são apresentadas como:
• 1ª Lei da Reflexão: o raio incidente, o raio refletido e a reta perpendicular à superfície refletora no ponto de incidência estão contidos sempre no mesmo plano;
AULA
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• 2ª Lei da Reflexão: os ângulos formados entre o raio incidente e a reta perpendicular e entre o raio refletido e a reta perpendicular têm sempre a mesma medida.
AULA
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Assim:
Como afirma a 2ª Lei, os ângulos têm valor igual, portanto: α = β.Então, pode-se imaginar que a reflexão das ondas aconteça como se fosse refletida em um espelho posto perpendicularmente ao ponto de incidência.
AULA
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Refração - É o fenômeno que ocorre quando uma onda passa de um meio para outro de características distintas, tendo sua direção desviada.
AULA
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Independente de cada onda, sua frequência não é alterada na refração, no entanto, a velocidade e o comprimento de onda podem se modificar.
Através da refração é possível explicar inúmeros efeitos, como o arco-íris, a cor do céu no pôr do sol e a construção de aparelhos astronômicos.
AULA
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A refração de ondas obedece duas leis, que são: • 1ª Lei da Refração: o raio incidente, a reta perpendicular
à fronteira no ponto de incidência e o raio refratado estão contidos no mesmo plano.
• Lei de Snell: esta lei relaciona os ângulos, as velocidades e os comprimentos de onda de incidência de refração, sendo matematicamente expressa por:
sin θ1
sin θ2
v1
v2
λ1
λ2
= =
AULA
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Como exemplos da refração, podem ser usadas ondas propagando-se na superfície de um líquido e passando por duas regiões distintas.
AULA
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É possível verificar experimentalmente que a velocidade de propagação nas superfícies de líquidos pode ser alterada modificando-se a profundidade deste local.
AULA
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Superposição ou interferência
A superposição, também chamada interferência em alguns casos, é o fenômeno que ocorre quando duas ou mais ondas se encontram, gerando uma onda resultante igual à soma algébrica das perturbações de cada onda.
AULA
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Imagine uma corda esticada na posição horizontal, ao serem produzidos pulsos de mesma largura, mas de diferentes amplitudes, nas pontas da corda, poderá acontecer uma superposição de duas formas:
Situação 1: os pulsos são dados em fase.
Este tipo de superposição é chamado interferência construtiva, já que a superposição faz com que a amplitude seja momentaneamente aumentada em módulo.
AULA
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Interferência construtiva
AULA
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Situação 2: os pulsos são dados em oposição de fase.
Este tipo de superposição é chamado interferência destrutiva, já que a superposição faz com que a amplitude seja momentaneamente reduzida em módulo.
AULA
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Interferência destrutiva
AULA
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Polarização
A polarização pode ser entendida como o processo de “filtrar” ondas, no qual elas são selecionadas de acordo com sua direção de vibração, após passarem por um material que serve como filtro, denominado de polarizador.Esse é um fenômeno exclusivo das ondas transversais, tipo de onda que possui a propagação perpendicular à vibração.
AULA
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Polarização das ondas eletromagnéticas
As ondas eletromagnéticas são resultado da propagação perpendicular entre si de um campo elétrico e outro magnético, ambos variáveis no espaço e no tempo.Esses campos variáveis propagam-se pelo espaço e dão origem às ondas eletromagnéticas. As ondas produzidas pelas emissoras de rádio e TV são ondas polarizadas, uma vez que apresentam, em uma determinada direção, um campo elétrico variável no espaço e no tempo.
AULA
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A luz do Sol é um exemplo de onda eletromagnética não polarizada, pois é emitida pela fonte em diversas direções.
A imagem a seguir mostra uma onda eletromagnética sendo polarizada.
AULA
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1. Relacione a segunda coluna com a primeira, observando a relação entre o fenômeno ondulatório e sua descrição teórica.
1. Reflexão
2. Refração
( ) É o fenômeno que ocorre quando uma onda passa de um meio para outro de características distintas, tendo sua direção desviada.
( ) É o fenômeno que ocorre quando uma onda incide sobre um obstáculo e retorna ao meio de propagação, mantendo as características da onda incidente.
DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
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3. Interferência
4. Polarização
( ) Fenômeno exclusivo das ondas transversais, tipo de ondas que possui a propagação perpendicular à vibração.
( ) Fenômeno que ocorre quando duas ou mais ondas se encontram, gerando uma onda resultante igual à soma algébrica das perturbações de cada onda.
DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
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2. Observe as imagens a seguir e identifique qual delas se refere à reflexão e qual se refere à refração.
a)
DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
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b)
DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
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Ondas periódicas
As ondas geradas por fontes que executam oscilações periódicas, ou seja, se repetem em intervalos de tempos iguais. Ondas periódicas se caracterizam como uma sucessão regular de ondas, ou seja, o formato das ondas individuais se repete em intervalos de tempo iguais.
RESUMO DO DIA
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RESUMO DO DIA
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Outros elementos de uma ondaA onda periódica é caracterizada por alguns elementos, que são:Cristas: os pontos mais altos de uma onda são as cristas.Vale: os pontos mais baixos de uma onda formam os vales.Amplitude: é a distância da posição da corda em repouso a uma crista ou a um vale.Comprimento de onda: é a distância entre duas cristas sucessivas ou dois vales sucessivos. Simbolizamos o comprimento de onda pela letra grega λ.
RESUMO DO DIA
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Velocidade da Onda (v): o comprimento de onda λ é percorrido pela onda no período T. Então:
v =λT
RESUMO DO DIA
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Como a frequência (f) é o inverso do período, tem-se:
v = λ ∙ f
RESUMO DO DIA
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A amplitude e a frequência de uma onda dependem do movimento que dá origem a essa onda (nos desenhos, o movimento das mãos que vibram a corda).
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Reflexão - É o fenômeno que ocorre quando uma onda incide sobre um obstáculo e retorna ao meio de propagação, mantendo as características da onda incidente.
Reflexão em ondas unidimensionais - Esta análise deve ser dividida em oscilações com extremidade fixa e com extremidade livre:
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Com extremidade fixa
Para este caso costuma-se dizer que há inversão de fase, já que o pulso refletido executa o movimento contrário ao do pulso incidente.Com extremidade livrePara estes casos não há inversão de fase, já que o pulso refletido executa o mesmo movimento do pulso incidente, apenas com sentido contrário.
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RESUMO DO DIA
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Reflexão em ondas bidimensionais
• 1ª Lei da Reflexão: o raio incidente, o raio refletido e a reta perpendicular à superfície refletora no ponto de incidência estão contidos sempre no mesmo plano;
• 2ª Lei da Reflexão: os ângulos formados entre o raio incidente e a reta perpendicular e entre o raio refletido e a reta perpendicular têm sempre a mesma medida.
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Refração - A refração de ondas obedece duas leis, que são:
• 1ª Lei da Refração: o raio incidente, a reta perpendicular à fronteira no ponto de incidência e o raio refratado estão contidos no mesmo plano.
• Lei de Snell: esta lei relaciona os ângulos, as velocidades e os comprimentos de onda de incidência de refração, sendo
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Superposição ou interferência.
Situação 1: os pulsos são dados em fase.
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Situação 2: os pulsos são dados em oposição de fase.
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Polarização
RESUMO DO DIA
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Sons de tempestade intensa
DESAFIO DO DIA
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Em períodos de festa junina, os fogos de artifício são muito utilizados pelos foliões, que comemoram suas devoções com os estrondos e a luminosidade desses “foguetes”. O estouro do foguete produz uma luz e um som. Dessa forma, se estamos a certa distância do local da festa, conseguimos ver a luz dos fogos de artifício e, em seguida, escutamos som da explosão desses artefatos. Em uma tempestade, antes de ouvirmos o barulho do trovão, vemos o clarão do relâmpago. Por que vemos primeiro a luz e somente depois ouvimos o som?
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Uma atividade comum para os povos indígenas é a pesca com lanças. Mesmo sem nunca ter estudado física, os pescadores sabem que não se deve mirar exatamente no peixe, pois o mesmo ocupa uma posição aparente quando vistos na água. O pescador indígena só tem sucesso se mirar numa posição um pouco mais abaixo daquela que vê o peixe. De que forma você acha que o conteúdo “fenômeno ondulatório” está relacionado com este fato?
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