COLÉGIO MILITAR DE JUIZ DE FORA – CMJF
DISCIPLINA: Física 2a Série – Ensino Médio / 2007
Professor: Dr. Carlos Alessandro A. da Silva
Notas de Aula: Ondas
MOVIMENTO ONDULATÓRIO
Característica “Transporte de energia e de momentum, de um ponto para outro do espaço,
sem o transporte de matéria”.
=> Onda ou pulso de onda é o agente físico responsável pela transmissão de energia
Se um pulso altera a sua forma, dizemos que há dispersão.
Classificação das ondas:
a) Em relação à direção de propagação
-
unidimensionais: p.ex. ondas em cordas
-
bidimensionais: p.ex. ondas na superfície da água
-
tridimensionais: p.ex. ondas sonoras e ondas eletromagnéticas
b) Em relação à sua natureza:
-
Mecânicas: originadas pela deformação de uma região de um meio elástico => necessitam
de um meio material para se propagarem.
p.ex.: ondas em cordas,na água e o som.
-
Eletromagnéticas: não necessitam de um meio material para se propagarem => podem se
propagar no vácuo.
p.ex.: a luz, ondas de rádio, microondas, etc.
c) Em relação aos tipos:
-
Transversais: a direção de propagação é perpendicular à direção de vibração.
p.ex.: ondas em uma corda, ondas eletromagnéticas.
-
Longitudinais: a direção de propagação é paralela à direção de vibração.
p.ex.: ondas em uma mola, som.
CARACTERÍSTICAS DE UMA ONDA
v=
λ
T
=λ f
VELOCIDADE DAS ONDAS
Propriedade geral das ondas: “A velocidade de propagação de uma onda em um dado meio é
constante e só depende de características físicas do meio”.
Propagação de um pulso em uma corda:
Em uma corda, a velocidade depende somente das propriedades físicas da corda.
As forças que atuam sobre o segmento são a tensão F em cada extremidade.
Componentes horizontais Î são iguais e opostas, logo se cancelam.
Componentes verticais
FR =
Î apontam para o centro do círculo (força centrípeta)
⎛θ ⎞
θ
∑ Fvertical = ma => ∑ Fvertical = 2F sen⎜⎝ 2 ⎟⎠ ≅ 2F 2 ≅ Fθ
se o ângulo é pequeno ( sen x ≅ x para x pequeno)
v2
e m = µ∆S (onde µ = massa por unidade de comprimento)
mas, FR = mac = m
R
∴
Fθ = µ∆S
v2
R
Î
Fθ = µRθ
v2
R
logo:
v=
F
µ
“Velocidade de um pulso em uma corda”
ONDAS HARMÔNICAS
A perturbação, num dado ponto x corresponde a uma oscilação harmônica simples.
com v =
λ
T
= fλ
Descrevemos uma onda harmônica através de uma função senoidal:
y ( x ) = A sen (kx ) ;
k = número de onda (está relacionado com o comprimento de onda)
x1 → x 2
Î
x 2 = x1 + λ
k ( x1 + λ ) = kx1 + 2π
∴
kλ = 2π ou k =
2π
λ
Para uma onda se movendo para a direita:
y ( x, t ) = A sen k ( x − vt ) = A sen (kx − ω t )
“Função de onda harmônica”.
onde ω = kv e ω = 2π f =
2π
T
FENÔMENOS ONDULATÓRIOS
Reflexão:
Refração:
Difração:
Difração é o nome dado à capacidade que uma onda apresenta de contornar obstáculos ou
de passar por fendas. Só é perceptível quando o comprimento de onda e o tamanho do obstáculo
são da mesma ordem de grandeza.
Interferência:
Interferência construtiva
Interferência destrutiva
Interferência em duas dimensões
Polarização:
A polarização é um fenômeno que ocorre exclusivamente com ondas do tipo transversal.