Tudo ao nosso redor oscila!!!

As principais formas de oscilação podem ser reduzidas a sistemas

do tipo:

O Pêndulo.

Ondas.

massa-mola.

Graças às ondas é que existem muitas das

maravilhas do mundo moderno, como a televisão, o

rádio, as telecomunicações via satélite, o radar, o

forno de microondas, ultra-sons, entre outras.

Estudaremos também a Acústica, que se dedica ao som e aos

fenômenos sonoros.

Engenheiros especializados criam maneiras de reduzir ruídos de fontes

como geladeiras, máquinas de lavar roupas, automóveis, motores de

embarcações etc.

Na medicina, a Acústica é utilizada para medir o grau de audição e

construir materiais de proteção para o ouvido.

Em arquitetura, na construção de salas, teatros, igrejas e auditórios, a

Acústica serve para eliminar ruídos excessivos e proporcionar a esses

locais condições ótimas de audição.

Quando tocamos um sino ou ligamos o rádio, o som é

ouvido em pontos distantes; o som é transmitido através do

ar circundante.

Quando acionamos um interruptor de luz, esta preenche a

sala.

Embora o mecanismo físico possa ser diferente para cada

um dos processos acima, todos eles têm um aspecto em

comum: São situações físicas produzidas em um ponto do

espaço, propagadas através deste, e que foram percebidas

depois, em um outro ponto. Estes processos são exemplos

de movimentos ondulatórios.

Chamaremos então de onda:

"Perturbação do meio caracterizada pelo transporte de

energia e quantidade de movimento, sem o transporte

de matéria."

Quanto à natureza, nós classificamos as ondas em:

Ondas mecânicas - oscilações de um meio elástico,

portanto necessitam de meio material para existir.

Ondas eletromagnéticas - produzidas pela vibração de

cargas elétricas (não necessita de meio material para se

propagar);

Ex.: a luz ou as ondas de rádio e TV, que podem propagar-

se no vácuo, ar, água etc.

Uma onda também é classificada segundo o meio onde ocorre,

podendo ser: unidimensional (como a onda em uma corda),

bidimensional (onda em um lago) ou tridimensional (o som).

Onda na superfície de um lago Visão lateral da onda na superfície de um lago

unidimensional bidimensional

Quanto a direção de vibração uma onda pode ser:

Transversal - vibração se dá em uma direção perpendicular a direção de

propagação da onda.

Observe por exemplo a onda produzida

em uma corda.

Pense em cada ponto da corda e observe o seu movimento.

Enquanto o pulso propaga-se na direção horizontal o movimento destes pontos

é de sobe e desce, ou seja, perpendicular ao movimento de propagação da

onda por isto a onda em uma corda é chamada de transversal.

Onda transversal numa corda

Longitudinal - vibração ocorre na mesma direção de propagação da onda.

Perceba que a vibração de cada ponto ocorre na mesma direção de

propagação da onda.

Considere duas pessoas segurando as extremidades de uma corda.

Se uma delas fizer um movimento vertical brusco, para cima e depois para baixo,

causará uma perturbação na corda, originando uma sinuosidade, que se

deslocará ao longo da corda aproximando-se da outra pessoa, enquanto a

extremidade que recebeu o impulso retorna à posição inicial, por ser a corda um

meio elástico.

Nesse exemplo, a perturbação denomina-se pulso

Um outro exemplo pode ser visto quando se atira uma pedra num lago de

águas paradas.

A perturbação causada pelo impacto da

pedra na água originará um movimento que

se propagará pela superfície do lago como

circunferências de mesmo centro, afastando-

se do ponto de impacto.

Denomina-se onda o movimento causado por uma perturbação

que se propaga através de um meio.

A velocidade de propagação da onda numa corda tracionada depende

da densidade linear () da corda e da intensidade da força de tração

(F), e é dada por:

Em que:

F = a força de tração na corda

µ = , a densidade linear da corda

Entre T e f vale a relação:

A distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos é denominada

comprimento de onda, representado por λ, e a é a amplitude da onda.

Como um pulso se propaga com velocidade constante, vale a expressão

s = vt.

Fazendo s = λ, temos t = T. Logo:

Essa igualdade é válida para todas as ondas periódicas – como o som, as

ondas na água e a luz.

Reflexão de um pulso numa corda

Quando um pulso, propagando-se numa corda, atinge sua extremidade, pode

retornar para o meio em que estava se propagando. Esse fenômeno é

denominado reflexão.

Essa reflexão pode ocorrer de duas formas:

1- Extremidade fixa

Se a extremidade é fixa, o pulso sofre reflexão com inversão de fase, mantendo

todas as outras características.

Reflexão de um pulso numa corda

2- Extremidade livre

Se a extremidade é livre, o pulso sofre reflexão e volta ao mesmo semiplano, isto

é, ocorre sem inversão de fase.

Refração de um pulso numa corda

Chamamos de refração à passagem da onda de uma corda para a outra,

que pode ser da menos densa para a mais densa, ou vice-versa.

a) Se o pulso sofrer refração da corda menos densa para a mais densa,

ocorre reflexão com inversão de fase.

Refração de um pulso numa corda

b) Se o pulso sofrer refração da corda mais densa para a menos densa, a

reflexão ocorre sem inversão de fase.

A experiência mostra que a freqüência não se modifica quando um pulso passa

de um meio para outro numa refração qualquer.

Essa fórmula é válida também para a refração de ondas

bidimensionais e tridimensionais.

Observe que o comprimento de onda e a velocidade de

propagação variam com a mudança do meio de

propagação.

Polarização de Ondas

A polarização de uma onda que se propaga numa corda, ocorre quando ela

atravessa uma fenda após a qual só é possível oscilar num plano.

Tomemos uma corda cuja fonte movimenta círculos, formando uma onda

tridimensional.

Após a fenda (F), a onda oscila num plano (bidimensional).

Dizemos, então, que a onda foi polarizada.

Só é possível polarizar ondas transversais; as longitudinais não sofrem

polarização.

Princípio da Superposição

Quando duas ou mais ondas se propagam, simultaneamente, num mesmo

meio, diz-se que há uma superposição de ondas. Como exemplo, considere

duas ondas propagando-se conforme indicam as figuras:

Após a superposição, as ondas continuam a se propagar com as mesmas

características que tinham antes.

Os efeitos são somados (soma algébrica), podendo-se anular no caso de duas

propagações com deslocamento invertido.

Interferência de Ondas

A interferência de ondas acontece devido ao cruzamento delas, quando se

movimentarem no mesmo meio. A interferência pode ser construtiva ou

destrutiva.

a) Na interferência construtiva, os pulsos se encontram em concordância de

fases (crista com crista ou vale com vale).

Interferência de Ondas

Interferências Bidimensionais

Duas ondas emitidas pelas fontes F1 e F2, na mesma freqüência e em

concordância de fases, quer dizer, F1 e F2 emitem cristas e vales no mesmo

instante, cujas ondas são de mesmo comprimento de onda. Resultado:

CUBA DE ONDAS NA ÁGUA

Efeito do vento em na estrutura de

uma ponte incorretamente projetada.

Ponte de Tacoma (1940)

Bom Estudo …