Ciências da Natureza e suas Tecnologias - FÍSICA

Ensino Médio, 2ª Série

Ondulatória: comprimento, frequência, amplitude e período de uma onda

Física , 2º AnoONDULATÓRIA

A onda é somente energia, pois ela só faz a transferência de energia cinética da fonte para o meio.

A definição de onda é qualquer perturbação (pulso) que se propaga em um meio. Ex: uma pedra jogada em uma piscina (a fonte), provocará ondas na água, pois houve uma perturbação (1).

Imag

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e.

Física , 2º AnoONDULATÓRIA

Vamos supor que uma pessoa segure uma das extremidades de uma corda e que essa pessoa passe a fazer movimentos para cima e para baixo com a sua mão.(2) 

Imagem: CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Física , 2º AnoONDULATÓRIA

Os movimentos da mão da pessoa irão provocar uma sucessão de ondas senoidais que passarão pela corda com velocidade de intensidade V, conforme a ilustração abaixo: (3)

Direção de propagação

Direção de vibração

vImagem: CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Física , 2º AnoEQUAÇÃO DA VELOCIDADE DE UMA ONDA

t

SV

TV

v = velocidade da ondaΔS = distância percorridaΔt = intervalo de tempo

λ = comprimento de uma onda sonora ou onda electromagnéticaT = período da onda

A velocidade de uma onda pode, portanto, ser calculada com a seguinte fórmula: (3)

Física , 2º AnoPERÍODO DE UMA ONDA

PERÍODO (T)• O intervalo de tempo que é necessário para que um

ponto vibrante percorrer um ciclo completo. (3)

PERIÓDO

ALTERNAÇÃOPOSITIVA

AMPLITUDE

ALTERNAÇÃONEGATIVA

EIXOTEMPO

UM SEGUNDO

Física , 2º AnoFREQUÊNCIA DE UMA ONDA

FREQUÊNCIA (f)• O número de ciclos feitos por um ponto

vibrante na unidade de tempo. (3)

1 2 3

Física , 2º AnoONDAS PERIÓDICAS

Comprimento deOnda grande

AmplitudeA1

AmplitudeA2

AmplitudeA3

Frequênciabaixa

Frequênciaalta

Frequênciaalta

V1

V2

V2

λ2

λ1

λ1 > λ2 , V1<v2 A1>A2

Física , 2º Ano

EQUAÇÃO DA FREQUÊNCIA E PERÍODO

EQUAÇÃO DA FREQUÊNCIA E PERÍODO F=1/T

F(Hz)- Frequência em HertzT(s)- Tempo em segundo

Uma revolução ou execução por segundo corresponde assim a 1 Hertz.

Física , 2º AnoAMPLITUDE DAS ONDAS

AMPLITUDE (A)

• É a distância de uma crista ou um vale ao nível de equilíbrio.

Amplitude Amplitude

Amplitude

Y

0 X

Física , 2º AnoINTENSIDADE DO SOM

• Quanto maior a amplitude da onda sonora, maior a intensidade do som.

• Está relacionada com a amplitude da onda sonora.

AA

A’

t

SOM FORTE

SOM FRACO

Física , 2º AnoALTA E BAIXA FREQUÊNCIA

• O som alto ou agudo corresponde a uma maior frequência ao contrário de som baixo ou grave.(4)

Frequência baixa – som grave

Frequência alta – som agudo

Física , 2º Ano COMPRIMENTO DE ONDA (λ)

Comprimento da onda

• Na onda, é a distância que a perturbação percorre durante um período.

Física , 2º AnoEQUAÇÃO DO COMPRIMENTO DE ONDA

• O comprimento de onda eletromagnética é igual à velocidade da onda dividida pela frequência da onda.

C = Velocidade da luz f = Frequênciaλ = Comprimento de onda (5)

λ = c/f

Física , 2º AnoGRANDEZAS DAS ONDAS

• λ = comprimento de onda, de onda sonora ou onda eletromagnética;

• c = velocidade da luz no vácuo = 299.792,458 km/s ~ 300.000 km/s = 300.000.000 m/s

• v = velocidade do som no ar = 343 m/s a 20 °C (68 °F);

• f = frequência da onda 1/s = Hz. • Ouve-se de 20 a 20.000 Hz (5).

Física , 2ª AnoELEMENTOS DAS ONDAS

Elementos de uma Onda

vale vale

cristacristaλ

λ

Física , 2º AnoELEMENTOS DAS ONDAS

Construtiva:Construtiva:

Crista+Crista Crista+Crista

ouou

Vale+Vale Vale+Vale

→ → AARR= A= A11++ A A22

Destrutiva:Destrutiva:

Crista+Vale Crista+Vale

→ → AARR= A= A11 –– A A22

+ =InterferênciaConstrutiva

InterferênciaDesconstrutiva

+ =

Em fase

Oposição de fase

• Física , 2º AnoVELOCIDADES SUPERSÔNICAS

• Quando os objetos se deslocam a velocidades superiores à velocidade do som.

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Física , 2º AnoESPECTRO DE FREQUENCIA SONORA

• ESPECTRO DE FREQUÊNCIA SONORA

10 20 100 1000 10000 100000 10 6 107

Infrassons sentidos como vibrações, por exemplo, nos terremotos

Frequência (Hz)20000

Faixa de audição humana

Frequênciatípica do sonar

Limite de audição superior deMorcegos e golfinhos

Ultrassons

Frequência típicaDe ultrassonsPara fins médicos

CÁLCULO DA VELOCIDADE E COMPRIMENTO DE ONDA

Física , 2º AnoCÁLCULO DA VELOCIDADE DE UMA ONDA

1. .

dv f

t T T

fv . Tv.

Física , 2º AnoCURIOSIDADES

• Depois que a onda é emitida, 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 propaga-se mais rapidamente em meios mais densos. (6)

Física , 2º AnoONDAS ELETROMAGNÉTICAS

• Raios 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: são usados como desinfetantes. • Raios infravermelhos: são emitidos por corpos

aquecidos e usados para secar pinturas. • Ondas de rádio: são usadas pelas emissoras de rádio

e televisão. (7)

Física , 2º AnoEXEMPLO• Uma onda periódica se propaga com frequência de 20 Hz

em um certo meio. Um seguimento dessa onda aparece na figura. Determine sua velocidade de propagação

Hzf 20

cm92

cm18

fv .

20.18v scmv /320

9cm

Física , 2º AnoEXEMPLO 2

• Exemplo 2: De uma torneira caem gotas idênticas à razão de 3 a cada segundo, exatamente no centro da superfície livre da água. Os círculos da figura representam cristas, originadas pelas gotas. Determine a velocidade de propagação dessas ondas. (8)

Física , 2º AnoRESOLUÇÃO

Hzs

gotasf 3

3

Hzf 3

fv .

6.3v

scmv /18

y(cm)

x(cm) 6 12 18

ICAÇ

(8)

Bibliografia• Gonçalves Filho, A.; Toscano, C. Física para o

Ensino Médio. 1ª ed. São Paulo: Scipione, 2002.

• http://www.fisica.net/ondulatoria/classificacaodasondas.pdf

• http://www.brasilescola.com/fisica

Física , 2º AnoONDULATÓRIA

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2 Rainer Zenz / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2006-

01-14_Surface_waves-2.jpg09/05/2012

3 CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wave_in_a_rope.png

09/05/2012

4 CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wave_in_a_rope.png

09/05/2012

18 Arpingstone / Public domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Concorde_on_Bristol.jpg

10/05/2012

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