Ensino Médio
Introdução ao estudo das
Ondas
Física
Prof. Diones Charles
1. Definição
• “No estudo da Física, onda é uma pertubação, abalo ou distúrbio que se
propaga através de um meio gasoso, líquido ou sólido, ou no caso de
algumas ondas, a propagação se dá no vácuo”.
•
Uma onda transfere energia de um ponto para outro, mas nunca transfere
matéria entre dois pontos.
2. Classificação das ondas
a) Quanto a direção de propagação de energia:
Unidimensionais;
Bidimensionais;
Tridimensionais.
b) Quanto à natureza:
Ondas mecânicas;
Ondas Eletromagnéticas.
c) Quanto a direção de propagação:
Ondas tranversais;
Ondas longitudinais.
a) Direção de propagação de energia
Unidimensionais: propagam-se em uma únida dimensão.
Bidimensionais: propagam-se num plano.
Tridimensionais: propagam-se em todas as direções.
b) Quanto à natureza
Onda Mecânicas: são aquelas que necessitam de um meio material para
se propagar como, por exemplo, a onda de uma corda ou ondas sonoras.
Ondas Eletromagnéticas: são aquelas que não necessitam de meio
materias para se propagar. Exemplo: ondas de rádio, raio X.
O Arco-íris de Maxwell
James Clerk Maxwell:
- raio luminoso = onda eletromagnética
- óptica (luz visível) = ramo do eletrom.
Meados do séc. XIX:
- espectro = UV-Vis + IR
Heinrich Hertz:
- gerou ondas de rádio
- velocidade = velocidade da luz visível
Heinrich
Hertz
1831-1879
O espectro eletromagnético
comp. de onda
(em metros)
tam. de um
comp. de onda
curto
longo
campo de
futebol
bactéria
infravermelho
ondas de rádio
vírus
micro-ondas
proteína
molécula de água
raios-x “duros”
ultravioleta
visível
nome comum
da onda
célula
bola de baseball
casa
raios-x “moles”
raios gama
fontes
rádio FM
rádio AM
cavidade
rf
forno
micro-ondas
radar
pessoas
lâmpadas
freqüência
(Hz)
energia de
um fóton
(eV)
ALS
máq. de
raios-x
elementos
radiativos
alta
baixa
Não tem limites definidos e nem lacunas.
Algumas regiões conhecidas
Espectro de Radiação Eletromagnética
Região
Comp. Onda
(Angstroms)
Comp. Onda
(centímetros)
Freqüência
(Hz)
Energia
(eV)
Rádio
> 109
> 10
< 3 x 109
< 10-5
Micro-ondas
109 - 106
10 - 0.01
3 x 109 - 3 x 1012
10-5 - 0.01
Infra-vermelho
106 - 7000
0.01 - 7 x 10-5
3 x 1012 - 4.3 x 1014
0.01 - 2
Visível
7000 - 4000
7 x 10-5 - 4 x 10-5
4.3 x 1014 - 7.5 x 1014
2-3
Ultravioleta
4000 - 10
4 x 10-5 - 10-7
7.5 x 1014 - 3 x 1017
3 - 103
Raios-X
10 - 0.1
10-7 - 10-9
3 x 1017 - 3 x 1019
103 - 105
Raios Gama
< 0.1
< 10-9
> 3 x 1019
> 105
c) Quanto à direção de propagação
Onda transversais: são aquelas que tem a direção de propagação
perpendicular à direção da vibração, como por exemplos, as ondas
eletromangéticas.
Ondas longitudinais: o Nessas ondas a direção de propagação coincide
com a direção de vibração. Nos líquidos e nos gases as ondas se
propagam dessa forma.
3. Grandezas
Para descrever um onda é necessário uma série de grandezas físicas,
entre elas temos: velocidade, amplitude, frequência, período
e
comprimento de onda.
Grandeza
Símbolo
Unidade no SI
Abreviatura
Período
T
segundo
s
Frequência
f
Hertz = 1/s
Hz
Comprimento
de onda
λ
metro
m
Amplitude
A
metro
m
Velocidade
v
metro/segundo
m/s
4. Pulso e trem de ondas
Um pulso de onda é uma pertubação que se propaga através do meio.
Quando as pertubações são produzidas periodicamentes, temos um trem
de ondas períodicas, ou simplesmente ondas períodicas.
Reflexão de Pulsos
Em extremidade fixa :
(menos denso – mais denso)
Ocorre reflexão com inversão de fase
Em extremidade livre :
(mais denso – menos denso)
Ocorre reflexão sem inversão de fase
Importante :
- Onda refletida tem a
mesma velocidade
- frequência permanece
inalterada
- comprimento de onda
permanece inalterado
5. Comprimento de onda
Na Física, comprimento de onda é a distância entre valores repetidos num
padrão de onda. É usualmente representado pela letra grega lambda (λ).
Comprimento de onda
v= λ∙f
Onde:
v = velocidade da onda;
λ = comprimento de onda;
f = frequência
Fórmulas!!
Relação da velocidade de propagação da
onda, o comprimento de onda e o período :
Frequência
Comprimento de onda
Período
Exemplo e exercício
1) Em uma corda esticada, propaga-se uma onda períodica de frequência
f = 60 Hz e velocidade v = 15 m/s. Qual o comprimento de onda dessa
onda?
2) Uma onda períodica de frequência f= 50 Hz propaga-se em uma corda
esticada de modo que o comprimento de onda é λ = 4,0 m. Calcule
a) a velocidade da onda;
Fim