ondas eletromagnéticas e acústica - física

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ONDAS Profº Zé Roberto

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Page 1: Ondas Eletromagnéticas e Acústica - Física

ONDAS

Profº Zé Roberto

Page 2: Ondas Eletromagnéticas e Acústica - Física
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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.

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CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Quanto a propagação

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ONDAS LONGITUDINAIS

CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

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CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Ondas Transversais

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CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Quanto a natureza

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CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Mecânicas

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CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Eletromagnéticas

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ELEMENTOS DE UMA ONDA PERIÓDICA

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EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DAS ONDAS

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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:

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VELOC. DE UM PULSO EM UMA CORDA

Formula de Taylor

Densidade linear

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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

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REFLEXÃO

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

Page 16: Ondas Eletromagnéticas e Acústica - Física

REFLEXÃO

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

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PARA A LUZ TEMOS

Leis da reflexão

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REFRAÇÃO

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

Page 19: Ondas Eletromagnéticas e Acústica - Física

REFRAÇÃO

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

Page 20: Ondas Eletromagnéticas e Acústica - Física

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:

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REFRAÇÃO

Lei de Snell-Descartes

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DIFRAÇÃO

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POLARIZAÇÃO

Atenção:

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

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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

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INTERFERÊNCIA

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DISPERSÃO DA LUZ

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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.

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ACÚSTICA

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FAIXA AUDÍVEL DE SOM

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VELOCIDADE DAS ONDAS SONORAS

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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.

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QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM

Altura

Intensidade

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NÍVEL SONORO

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TIMBRE

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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.

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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.

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ONDAS ESTACIONÁRIAS

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CORDAS VIBRANTES

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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.

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TUBO ABERTO

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TUBO FECHADO

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EFEITO DOPPLER

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

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CÁLCULO DA FREQÜÊNCIA APARENTE

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INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E TRIDIMENSIONAIS

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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.

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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.

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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.

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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.  

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INTERFERÊNCIA LUMINOSA