10. Aula_Ondulatoria1

(1)

Colégio Santa Sofia

Disciplina: Física II

Professor: Tiago

(2)

Ondulatória

(3)

Onda

É Uma perturbação

que se propaga em

um meio,

determinando a

transferência de

energia, sem

transporte de

matéria.

(4)

Classificação das

Ondas

• _{Quanto a forma}



_Transversais



_{Longitudinais}

• _{Quanto a natureza}



_Mecânicas



_{Eletromagnéticas}

• _{Quanto a direção de propagação}



_{Unidimensional}



_{Bidimensional}

(5)

(6)

(7)

Ondas Mecânicas

São ondas que necessitam de um meio material para se

propagarem. Exemplos: ◦ _{Onda sonora;} ◦ _{Ondas em cordas;} ◦ _{Ondas na superfície de um} líquido.

(8)

Mecânica:

Precisa de um meio material para se propagar

Ondas Mecânicas

(9)

Ondas Eletromagnéticas

Quando a onda envolve a oscilação de campos elétricos e magnéticos, dizemos que é uma onda

(10)

Ondas Eletromagnéticas

As ondas eletromagnéticas são classificadas de acordo com sua freqüência. Veja esquema a seguir.

(11)

ELETROMAGNÉTICA:

Não precisam de um

meio material para se propagar

Ondas eletromagnéticas

(12)

Ondas Eletromagnéticas

É possível verificar que a oscilação de campos elétricos e magnéticos não depende da existência de meio material. Por isso, a propagação da luz pode ocorrer em diversos meios, inclusive o vácuo.

No vácuo, todas as radiações eletromagnéticas viajam com a mesma velocidade c = 3 . 108_m/s.

Nos demais meios materiais, a velocidade da onda eletromagnética depende da freqüência. Por exemplo, no interior da água a luz vermelha tem velocidade superior à da luz azul. Porém ambas são inferiores a 3 . 108_m/s.

(13)

Ondas mecânicas podem ser longitudinais ou transversais,

ondas eletromagnéticas não podem ser longitudinais!!!

(14)

Quanto a direção de propagação

•_{Unidimensional}

•_{Bidimensional} •_{Tridimensional}

(15)

(16)

(17)

Em um ponto fixo do espaço, o campo elétrico de uma radiação eletromagnética tem sempre a

mesma direção e oscila no tempo, como mostra o gráfico abaixo, que representa sua projeção E

nessa direção fixa; E é positivo ou negativo conforme o sentido do campo.

Consultando a tabela ao lado, que fornece os valores típicos de frequência f para diferentes

regiões do espectro eletromagnético, e analisando o gráfico de E em função do tempo, é possível

classificar essa radiação como: a) infravermelha. b) visível. c) ultravioleta. d) raio X. e) raio γ.

Exercício de aplicação 1

(18)

Considere a radiação do Sol que nos atinge, na forma de ondas eletromagnéticas.

Sobre essas ondas eletromagnéticas, assinale a alternativa em que se faz uma afirmação INCORRETA:

a) Além de estarem na faixa visível, também apresentam radiações que não são visíveis para nós, seres humanos.

b) Quanto maior é a frequência das ondas, maior é a energia que elas transportam. c) Essas ondas não precisam de um meio material para se propagar.

d) São ondas longitudinais resultantes da variação de campos elétricos e magnéticos.

(19)

Exercício de aplicação 3

(UEL - PR) Os morcegos, mesmo no escuro, podem voar sem colidir com objetos a sua frente. Isso porque esses animais tem a capacidade de emitir onda sonoras com frequências elevadas, da

ordem de 120.000 Hz, usando o eco para se guiar e caçar. Por exemplo, a onda sonora emitida por um morcego, após ser refletida por um inseto, volta para ele, possibilitando-lhe a localização

desse.

Sobre a propagação das ondas sonoras, pode-se afirmar que:

a) O som é uma onda mecânica tipo transversal que necessita de um meio material para se propagar

b) O som também pode se propagar no vácuo, da mesma forma que as ondas eletromagnéticas

c) A velocidade de propagação do som dos materiais sólidos em Geral é menor do que a velocidade de propagação do som nos gases

d) A velocidade de propagação do som dos gases impede da temperatura destes

e) O som é uma onda mecânica do tipo longitudinal que necessita de um meio material para se propagar

(20)

Propagação de um pulso em meios

unidimensionais

Considere uma corda homogênea, de seção

transversal constante, de massa m e comprimento L. Chama-se densidade linear da corda a grandeza:

A

densidade linear representa a massa da corda por unidade de comprimento. Sua unidade no SI é o Kg/m.

L

m





(21)

A velocidade de propagação do pulso na corda depende apenas da força de tração (T) e da densidade linear da corda, sendo dada por:

FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio

Ondulatória

Velocidade de propagação do pulso

numa corda



T

v



(22)

Exercício de aplicação 4

Um arame de aço, com 1 m de comprimento e 10 g de massa, é esticado com uma força de tração de 100 N. Determine a velocidade de propagação de um pulso transversal nesse arame.

(23)

Exercício de aplicação 5

Calcule a velocidade de propagação de um pulso transversal num fio em função da intensidade da força que traciona o fio (T), da área A da secção transversal e da densidade volumétrica d do material que constitui o fio

(24)

Exercício de aplicação 6

Determine a velocidade de propagação de um pulso numa corda de 3 m de comprimento, 600 g de massa sob tração de 500 N.

(25)

Exercício de aplicação 7

Um fio tem área de seção transversal 10 mm² e densidade de 9 g/cm³. A velocidade de propagação de pulsos transversais no fio é 100 m/s. Determine a intensidade da força que traciona o fio.

(26)

Reflexão de pulsos

Quando um pulso atinge a extremidade de uma

corda, verifica-se que ele retorna, propagando-se de

volta para a fonte. Esse fenômeno é denominado

reflexão de um pulso e ocorre quer a extremidade

da corda esteja fixa ou livre.

(27)

Em extremidade fixa, ocorre reflexão com inversão de fase.

somente ondas transversas

invertida onda refletida crista - vala onda incidente Limite fixo (sem movimento no fim)

(28)

Em extremidade livre, ocorre reflexão sem inversão de fase.

FÍSICA, 2ºAno do Ensino Médio

Ondulatória

somente ondas transversas

invertida

onda refletida crista - vala

onda incidente Limite fixo(sem movimento no fim)

(29)

Refração de pulsos

Considere agora um sistema formado por duas cordas com densidades lineares diferentes. Uma extremidade desse sistema é fixa e, na outra, faz-se um movimento brusco, originando um pulso. Quando o pulso atinge a junção das cordas, observa-se que ele é transmitido de uma corda para outra.

(30)

Esse fenômeno chama-se refração do pulso. Ao mesmo tempo, observa-se que um pulso refletido aparece na junção, movimentando-se em sentido oposto ao pulso incidente.

Da figura acima, podemos observar que o pulso refratado não

sofre inversão de fase.

Ondulatória Im ag e m : S E E -P E , r ed e se nh ad o a p ar tir d e ilu st ra çã o de A ut or D es co nh ec id o.

(31)

Até aqui estudamos pulsos repentinos e de curta duração. Quando um pulso segue outro em uma sucessão, obtém-se um trem de ondas particularmente se essa sucessão for regular, isto é, se os pulsos forem produzidos sempre no mesmo intervalo de tempo, teremos uma onda periódica. Nas ondas periódicas, o formato das ondas individuais se repete em intervalos de tempos iguais

(32)

Relação entre a velocidade de propagação da onda, o comprimento da onda e o período:

ou

Ondulatória

Ondas periódicas

f

v





.

T

v





(33)

(34)

(35)

(36)

Exercício de aplicação 11

O aspecto instantâneo de uma corda por onde se propaga uma onda é indicado abaixo.

Cada ponto da corda executa uma vibração em 2 s. Qual a velocidade de propagação da onda na corda?

(37)

Exercício de aplicação 12

Em 2 s, um vibrador produz ondas numa corda, apresentada na figura abaixo, entre os pontos P e Q.

a) Qual a frequência dessa onda?

b) Sendo a velocidade de propagação da onda 0,5 m/s, qual o seu comprimento de onda?

(38)

Exercício de aplicação 13

Uma fonte produz ondas periódicas na superfície de um lago. Essas ondas percorrem 250 cm em 2 s. A distância entre duas cristas

sucessivas é 25 cm. Determine:

a) A velocidade de propagação da onda; b) O comprimento de onda;

(39)

Exercício de aplicação 14

(UFV-MG) A figura mostra uma onda transversal periódica, que se propaga com velocidade V1 = 12 m/s, numa corda AB cuja

densidade linear é u1. Essa corda está ligada a uma outra, BC, cuja densidade linear é u2, sendo a velocidade de propagação da onda V2 = 8 m/s. Calcule:

a) O comprimento da onda quando se propaga na corda BC; b) A frequência da onda.

(40)

Exercício de aplicação 15

Uma estação de rádio transmite em FM na frequência de 100 MHz. A velocidade de propagação das ondas de rádio é de 3,0 x 10^8

m/s. Qual o comprimento de onda em que a estação está transmitindo?