ondas eletromagnéticas e acústica - física

ONDAS

Profº Zé Roberto

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Quanto a dimensão

unidimensionais – quando se propagam em apenas uma direção, como as ondas formadas numa corda;

bidimensionais – quando as ondas se propagam ao longo de um plano, como as formadas na superfície de um lago.

tridimensionais – quando as ondas se propagam em todas as direções. Ex.: ondas sonoras, ondas eletromagnéticas.

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Quanto a propagação

ONDAS LONGITUDINAIS

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Ondas Transversais

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Quanto a natureza

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Mecânicas

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Eletromagnéticas

ELEMENTOS DE UMA ONDA PERIÓDICA

EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DAS ONDAS

PSIU!

A expressão anterior, embora tenha sido apresentada para um caso de uma corda (onda mecânica), ela é válida também para as ondas eletromagnéticas. Nestas, se a propagação ocorrer no vácuo (ou no ar), a velocidade é sempre c = 3x 108 m/s. Num outro meio qualquer, a velocidade das ondas eletromagnéticas é menor que no vácuo.

Obs:

VELOC. DE UM PULSO EM UMA CORDA

Formula de Taylor

Densidade linear

FENÔMENOS ONDULATÓRIOSPrincipio de Huygens

Cada ponto de uma frente de onda pode ser considerada como uma nova fonte emissora de ondas, produzindo ondas no sentido de propagação da onda com a mesma velocidade e freqüência no meio. A partir daí a nova frente de ondas é a superfície que tangencia essas ondas secundárias

REFLEXÃO

Considere um pulso propagando-se ao longo de uma corda fixa numa das extremidades.

REFLEXÃO

Agora o pulso está se propagando numa corda, presa a uma argola que pode deslizar livremente sobre o suporte.

PARA A LUZ TEMOS

Leis da reflexão

REFRAÇÃO

Pulso propagando-se do meio menos denso para o meio mais denso

REFRAÇÃO

•Pulso propagando-se do meio mais denso para o meio menos denso.

REFRAÇÃO

A figura a seguir nos mostra uma onda propagando-se de um meio (1) para outro meio (2), no qual a onda apresenta velocidade de propagação menor:

REFRAÇÃO

Lei de Snell-Descartes

DIFRAÇÃO

POLARIZAÇÃO

Atenção:

A polarização é um fenômeno característico das ondas transversais, não ocorrendo esse fenômeno com as ondas longitudinais.

POLARIZAÇÃOPara a luz temos:

Considere agora dois polaróides:A luz que atravessa o primeiro polarizador é polarizada segundo um determinado plano. A luz transmitida tem intensidade i0.

Lei de Malus

INTERFERÊNCIA

DISPERSÃO DA LUZ

TESTE DE SALA

Questão 01Assinale com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas, justificando as falsas.a) ( ) O ângulo de reflexão de uma onda vale o dobro do ângulo de incidência.b) ( ) Quando uma onda sofre reflexão, a velocidade de propagação permanece constante, variando apenas a freqüência e o comprimento de onda.c) ( ) Quando uma onda sofre refração, ela muda de meio e a freqüência da onda permanece inalterada.d) ( ) Na refração de uma onda, o comprimento de onda permanece constante.e) ( ) A difração só ocorre com ondas longitudinais.f) ( ) A luz, sendo uma onda transversal, pode sofrer tanto difração como polarização.g) ( ) Qualquer onda eletromagnética pode ser polarizada.h) ( ) O fenômeno da interferência só ocorre com ondas longitudinais.i) ( ) Quando a luz branca sofre dispersão, a cor de luz que mais se desvia é a violeta.j) ( ) No vácuo, todas as radiações que compõem a luz branca apresentam a mesma velocidade.

ACÚSTICA

FAIXA AUDÍVEL DE SOM

VELOCIDADE DAS ONDAS SONORAS

VELOCIDADE DAS ONDAS SONORAS

Observações:

·Nos gases verifica-se experimentalmente que a velocidade do som aumenta de acordo com o aumento da temperatura do gás.

Em que K é a constante que depende da natureza do gás.

Pelo exposto, conclui-se que a velocidade do som em um gás é diretamente proporcional à raiz quadrada da temperatura absoluta do gás.

·No ar, a velocidade do som aumenta de 0,6 m/s para cada acréscimo de 1ºC na temperatura, podendo ser calculada por:

Em que t é a temperatura em graus Celsius.

QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM

Altura

Intensidade

NÍVEL SONORO

TIMBRE

FONTES SONORASDá-se o nome de fontes sonoras aos aparelhos que emitem ondas sonoras com

freqüências entre 20 Hz e 20.000 Hz. São elas:•cordas vibrantes – violão, violino, guitarra, piano.•colunas de ar vibrantes ou tubos sonoros – trumpete, flauta, saxofone, trombone.•placas vibrantes – tamborim, xilofone, pandeiro, atabaque.•hastes vibrantes – diapasão.

RESSONÂNCIA

A ressonância é o fenômeno pelo qual um sistema oscilante começa a vibrar, com amplitudes maiores do que as normais, ao receber energia externa de freqüência igual à sua freqüência natural.

ONDAS ESTACIONÁRIAS

CORDAS VIBRANTES

TUBOS SONOROS

Os instrumentos musicais de sopro, como corneta, pistão, flauta, são essencialmente constituídos por tubos sonoros. Os tubos sonoros podem ser abertos ou fechados.

TUBO ABERTO

TUBO FECHADO

EFEITO DOPPLER

É o fenômeno da alteração da freqüência de uma onda, para um observador, devido ao movimento da fonte ou do observador.

CÁLCULO DA FREQÜÊNCIA APARENTE

INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E TRIDIMENSIONAIS

INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E TRIDIMENSIONAIS

Consideremos agora, se representa na figura 2, numa vista lateral (a) e numa vista de cima (b), ondas produzidas por duas fontes periódicas F1 e F2, que oscilam em fase, instantes antes de elas se encontrarem.

INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E TRIDIMENSIONAIS

Quando as ondas produzidas por F1 e F2 se superpõem na superfície da água, origina-se uma figura de interferência com certas características especiais.

INTERFERÊNCIA LUMINOSA

Vamos apresentar aqui a clássica experiência realizada pelo cientista inglês Thomas Young que, pela primeira vez, comprovou que a luz sofre interferência, tendo, portanto, natureza ondulatória.

INTERFERÊNCIA LUMINOSA

Se uma chapa fotográfica for colocada sobre o anteparo A”, obtém-se o negativo esquematizado na figura, onde as faixas claras aparecem escurecidas. Sob o negativo, foi desenhado o gráfico da intensidade luminosa da franja em função da distância à franja central, que é sempre a mais brilhante (interferência sempre construtiva com d = 0 e N = 0).

Observe que as franjas claras são cada vez menos brilhantes à medida que se afasta do centro.  

INTERFERÊNCIA LUMINOSA