FÍSICA PROF. NELSON BEZERRA

PROF.ª RISÔLDA FARIAS2ªEJA FASE

Unidade IVida e ambiente

CONTEÚDOS E HABILIDADES

2

Aula 2.2ConteúdoFenômenos ondulatórios: Reflexão, refração, interferência e polarização.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

3

HabilidadesRelacionar os fenômenos ondulatórios, reconhecendo suas principais características.Identificar o fenômeno da reflexão e refração.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

4

• 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

5

• 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

6

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

7

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

8

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

9

Reflexão em ondas unidimensionais - Esta análise deve ser dividida em oscilações com extremidade fixa e com extremidade livre:

AULA

10

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

11

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

12

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

13

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

14

Reflexão de ondas

AULA

15

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

16

• 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

17

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

18

Refração - É o fenômeno que ocorre quando uma onda passa de um meio para outro de características distintas, tendo sua direção desviada.

AULA

19

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

20

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

21

Como exemplos da refração, podem ser usadas ondas propagando-se na superfície de um líquido e passando por duas regiões distintas.

AULA

22

É possível verificar experimentalmente que a velocidade de propagação nas superfícies de líquidos pode ser alterada modificando-se a profundidade deste local.

AULA

23

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

24

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

25

Interferência construtiva

AULA

26

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

27

Interferência destrutiva

AULA

28

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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

2. Observe as imagens a seguir e identifique qual delas se refere à reflexão e qual se refere à refração.

a)

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

34

b)

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

35

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

36

RESUMO DO DIA

37

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

38

Velocidade da Onda (v): o comprimento de onda λ é percorrido pela onda no período T. Então:

v =λT

RESUMO DO DIA

39

Como a frequência (f) é o inverso do período, tem-se:

v = λ ∙ f

RESUMO DO DIA

40

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).

RESUMO DO DIA

41

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:

RESUMO DO DIA

42

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.

RESUMO DO DIA

43

RESUMO DO DIA

44

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.

RESUMO DO DIA

45

RESUMO DO DIA

46

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

RESUMO DO DIA

47

RESUMO DO DIA

48

Superposição ou interferência.

Situação 1: os pulsos são dados em fase.

RESUMO DO DIA

49

RESUMO DO DIA

50

Situação 2: os pulsos são dados em oposição de fase.

RESUMO DO DIA

51

RESUMO DO DIA

52

Polarização

RESUMO DO DIA

53

Sons de tempestade intensa

DESAFIO DO DIA

54

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?

DESAFIO DO DIA

55

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

56