Prof. Marcelo Caldas Chaves
Ondas: Perturbações (vibrações) que se
propagam transportando apenas energia.
A propagação ondulatória não transporta
matéria.
Vibrações
Luz
Ondas
Classificação das Ondas
Mecânicas: Resultam da
Quanto à
Natureza
matéria vibrando e só existem
em meios materiais.
Ex.: Ondas do mar, som,
ondas em cordas, ...
Eletromagnéticas:
Resultam da vibração de
cargas elétricas e, se
propagam em quaisquer
meios inclusive no vácuo.
Ex.: Luz, ondas de rádio, raios
X, ultra violeta,
infravermelho,...
Transversais
Mecânicas
Quanto à
Direção de
Vibração
Longitudinais
Eletromagnéticas
transversais
só
Transversais: Vibração perpendicular à
propagação.
Toda onda eletromagnética é transversal.
Longitudinais: Vibração
paralela à propagação.
Numa onda sonora as partículas do
meio vibram pra frente e pra trás.
λ
λ
Pressão
alta
(crista)
Pressão
baixa
(vale)
Unidimensionais: Propagamse em uma direção.
Ex.: pulso numa corda.
Quanto à
Direção de
Propagação
Bidimensionais: Propagamse em duas direções.
Ex.: ondas na superfície da
água.
Tridimensionais: Propagamse em três direções.
Ex.: Luz, som e etc.
Ondas Periódicas
V
Vp
P
M
VM
crista
vale ou depressão
Elementos das Ondas Periódicas
Comprimento de Onda → λ
Amplitude (A) → Medida do nível de uma crista ou
vale até a posição de equilíbrio.
Período (T) → Tempo para um ciclo completo.
Freqüência (f) → Número de oscilações (ciclos) por
unidade de tempo. Depois de emitida a onda, sua
freqüência não muda mais.
no ciclos
f
t
Velocidade → Só depende do meio de propagação
da onda.
Elementos das Ondas Periódicas

A

A

f1
f2
f2
f 1 < f2
Fique ligado:
•Depois de emitida a onda, seu período
e sua freqüência não mudam mais.
•A velocidade de uma onda só depende
do meio onde ela está se propagando.
***A luz é mais rápida em meios menos
densos, já o som é o contrário
Ondas Eletromagnéticas
Raios gama: são emitidos por materiais radioativos
e usados no tratamento de câncer e de muitas
doenças de pele.
Raios X: ajudam os médicos a tratar e a
diagnosticar doenças.
Raios ultravioleta: são usados como desinfetantes.
Raios infravermelhos: são emitidos por corpos
aquecidos e usados para secar pinturas.
Ondas de rádio: são usadas pelas emissoras de
rádio e televisão.
Esquema de uma Onda Eletromagnética
B→Campo Magnético
E→Campo Elétrico
Animação de uma Onda Eletromagnética
Note que onde o som é mais rápido a
luz é mais lenta!
MEIO DE
PROPAGAÇÃO VELOCIDADE
DO SOM
AR
ÁGUA
VELOCIDADE
DA LUZ
340 m/s
300.000 km/s
1.490 m/s
225.000 km/s
1Ciclo
d=λ
Δt = T
d 
1
v    .  . f
t T
T
v  . f
  v.T
Exemplo: Uma onda periódica se propaga com
freqüência de 30 Hz em um certo meio. Um segmento
desta onda aparece na figura. Determine sua velocidade
de propagação.
f  30Hz

2
 9cm
  18cm
v  . f
v  18.30
 v  540 cm / s
Exemplo:De uma torneira caem gotas idênticas à razão de 3 a cada
segundo, exatamente no centro da superfície livre da água. Os
círculos da figura representam cristas,originadas pelas gotas.
Determine a velocidade de propagação destas ondas.
3gotas
f 
 3Hz
s
f  3Hz
y(cm)
v  . f
6
12
18
v  3 .6
x(cm
)
λ= 6 cm
v  18cm / s
Ondas em Cordas
A velocidade de uma onda em uma corda é
dada pela fórmula de Taylor.
v
F
L
m
L 
L
•F = força de tração na
corda, em N;
•µL = densidade linear da
corda, em kg/m;
Exemplo:Uma corda de comprimento
3 m e massa 60 g é mantida tensa
sob
ação
de
uma
força
de intensidade 800 N. Determine a
velocidade de propagação de um
pulso nessa corda.
0,06
L 
L = 3m
3
m = 60 g = 0,06kg
kg


0
,
02
L
F = 800 N
m
F
v
L
800
v
0,02
v  40.000
 v  200 m / s
Amortecimento de Ondas
Uma onda amortecida, que vai se enfraquecendo
gradualmente. A amplitude da onda vai
diminuindo, e,consequentemente, a energia que
ela transporta.
Reflexão de Ondas Unidimensionais
Extremidade livre
Pulso incidente
Extremidade fixa
V
L
L
V
V
Pulso incidente
Pulso refletido
L
L
V
Pulso refletido
Reflexão de Ondas Unidimensionais
Pulso incidente
Pulso incidente
antes
VA
LA
depois
LA
VA
Pulso refletido
LA
Pulso refratado
VB
VA
antes
depois
Pulso refletido
VA
LB
LA
Pulso refratado
VB
LB
Na refração de ondas, a frequência não se
altera e, portanto, vale a relação a seguir:
vA
A

vB
B
Difração de ondas: Este
fenômeno
ondulatório explica a capacidade de uma
onda em contornar obstáculos . A difração
será acentuada quando λ ⋝ Largura da fenda.
Figura
01:
A
onda
incidente
passa
pela
fenda SEM sofrer difração.
Houve apenas a colimação
(estreitamento da onda).
Figura 01
Figura 02
Figura
02:
A
onda
incidente
passa
pela
sofrendo
DIFRAÇÃO,
MUDANDO SUA FORMA,
sem alterar seu λ, sua
velocidade
e
sua
frequência.
Interferência de Ondas
Construtiva:
Crista+Crista
ou
Vale+Vale
→ AR= A1+ A2
Destrutiva:
Crista+Vale
→ AR= A1 – A2
Experiência de Tomas Young (1801) utilizando uma Fenda Dupla.
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(Fuvest 2014) O Sr. Rubinato, um músico aposentado, gosta de
ouvir seus velhos discos sentado em uma poltrona. Está ouvindo um
conhecido solo de violino quando sua esposa Matilde afasta a caixa
acústica da direita (Cd) de uma distância l, como visto na figura
abaixo.
Em seguida, Sr. Rubinato reclama: _ Não consigo mais ouvir o Lá do
violino, que antes soava bastante forte! Dentre as alternativas
abaixo para a distância l, a única compatível com a reclamação do
Sr. Rubinato é
Note e adote:
O mesmo sinal elétrico do amplificador é ligado aos dois altofalantes, cujos cones se movimentam em fase.
A frequência da nota Lá é 440 Hz.
A velocidade do som no ar é 330 m/s.
A distância entre as orelhas do Sr. Rubinato deve ser ignorada.
a) 38 cm
b) 44 cm
c) 60 cm
d) 75 cm
e) 150 cm
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Baseado nas propriedades ondulatórias de
transmissão e reflexão, as ondas de ultrassom
podem ser empregadas para medir a espessura de
vasos sanguíneos. A figura a seguir representa um
exame de ultrassonografia obtido de um homem
adulto, onde os pulsos representam os ecos
provenientes das reflexões nas paredes anterior e
posterior da artéria carótida.
Suponha que a velocidade de propagação do
ultrassom seja de 1.500 m/s. Nesse sentido, a
espessura e a função dessa artéria são,
respectivamente:
a) 1,05 cm – transportar sangue da aorta para a
cabeça.
b) 1,05 cm – transportar sangue dos pulmões
para o coração.
c) 1,20 cm – transportar sangue dos pulmões
para o coração.
d) 2,10 cm – transportar sangue da cabeça para
o pulmão.
e) 2,10 cm – transportar sangue da aorta para a
cabeça.
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(Enem 2009) O progresso da tecnologia introduziu diversos artefatos
geradores de campos eletromagnéticos. Uma das mais empregadas invenções
nessa área são os telefones celulares e smartphones. As tecnologias de
transmissão de celular atualmente em uso no Brasil contemplam dois sistemas.
O primeiro deles é operado entre as frequências de 800 MHz e 900 MHz e
constitui os chamados sistemas TDMA/CDMA. Já a tecnologia GSM, ocupa a
frequência de 1.800 MHz.
Considerando que a intensidade de transmissão e o nível de recepção “celular”
sejam os mesmos para as tecnologias de transmissão TDMA/CDMA ou GSM, se
um engenheiro tiver de escolher entre as duas tecnologias para obter a mesma
cobertura, levando em consideração apenas o número de antenas em uma
região, ele deverá escolher:
a) a tecnologia GSM, pois é a que opera com ondas de maior comprimento de
onda.
b) a tecnologia TDMA/CDMA, pois é a que apresenta Efeito Doppler mais
pronunciado.
c) a tecnologia GSM, pois é a que utiliza ondas que se propagam com maior
velocidade.
d) qualquer uma das duas, pois as diferenças nas frequências são
compensadas pelas diferenças nos comprimentos de onda.
e) qualquer uma das duas, pois nesse caso as intensidades decaem igualmente
da mesma forma, independentemente da frequência.
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(ENEM/2011)
Uma equipe de cientistas lançará uma expedição ao Titanic para criar um detalhado
mapa 3D que “vai tirar, virtualmente, o Titanic do fundo do mar para o público”. A
expedição ao local, a 4 quilômetros de profundidade no Oceano Atlântico, está sendo
apresentada como a mais sofisticada expedição científica ao Titanic. Ela utilizará
tecnologias de imagem e sonar que nunca tinham sido aplicadas ao navio, para obter
o mais completo inventário de seu conteúdo. Esta complementação é necessária em
razão das condições do navio, naufragado há um século.
O Estado de São Paulo. Disponível em: http://www.estadao.com.br.Acesso em: 27 jul.
2010 (adaptado).
No problema apresentado para gerar imagens através de camadas de sedimentos
depositados no navio, o sonar é mais adequado, pois a
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a)
propagação da luz na água ocorre a uma velocidade maior que a do som neste
meio.
b)
absorção da luz ao longo de uma camada de água é facilitada enquanto a
absorção do som não.
c)
refração da luz a uma grande profundidade acontece com uma intensidade
menor que a do som.
d)
atenuação da luz nos materiais analisados é distinta da atenuação de som nestes
mesmos materiais.
e)
reflexão da luz nas camadas de sedimentos é menos intensa do que a reflexão
do som neste material.
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(Enem 2012) Alguns povos indígenas ainda preservam suas
tradições realizando a pesca com lanças, demonstrando uma
notável habilidade. Para fisgar um peixe em um lago com águas
tranquilas o índio deve mirar abaixo da posição em que enxerga
o peixe.
Ele deve proceder dessa forma porque os raios de luz
a) refletidos pelo peixe não descrevem uma trajetória retilínea no
interior da água.
b) emitidos pelos olhos do índio desviam sua trajetória quando
passam do ar para a água.
c) espalhados pelo peixe são refletidos pela superfície da água.
d) emitidos pelos olhos do índio são espalhados pela superfície
da água.
e) refletidos pelo peixe desviam sua trajetória quando passam da
água para o ar.
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. (Enem 2012) Nossa pele possui células que reagem à
incidência de luz ultravioleta e produzem uma substância
chamada melanina, responsável pela pigmentação da pele.
Pensando em se bronzear, uma garota vestiu um biquíni,
acendeu a luz de seu quarto e deitou-se exatamente
abaixo da lâmpada incandescente. Após várias horas ela
percebeu que não conseguiu resultado algum.
O bronzeamento não ocorreu porque a luz emitida pela
lâmpada incandescente é de
a) baixa intensidade.
b) baixa frequência.
c) um espectro contínuo.
d) amplitude inadequada.
e) curto comprimento de onda.
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. (Enem 2012) Em um dia de chuva muito forte, constatou-se
uma goteira sobre o centro de uma piscina coberta, formando
um padrão de ondas circulares. Nessa situação, observou-se que
caíam duas gotas a cada segundo. A distância entre duas cristas
consecutivas era de 25 cm e cada uma delas se aproximava da
borda da piscina com velocidade de 1,0 m/s. Após algum tempo
a chuva diminuiu e a goteira passou a cair uma vez por segundo.
Com a diminuição da chuva, a distância entre as cristas e a
velocidade de propagação da onda se tornaram,
respectivamente,
a) maior que 25 cm e maior que 1,0 m/s.
b) maior que 25 cm e igual a 1,0 m/s.
c) menor que 25 cm e menor que 1,0 m/s.
d) menor que 25 cm e igual a 1,0 m/s.
e) igual a 25 cm e igual a 1,0 m/s.
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(ENEM/2011)
Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa
menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo
fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento
como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas
particularidades, também pode se comportar dessa forma.
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FIOLHAIS, C. Física divertida. Brasília: UnB, 2000 (adaptado).
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Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno descrito no
texto?
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a)
Ao se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus
colegas.
b)
Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do
seu próprio grito.
c)
Ao encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma
locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar.
d)
Ao ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som
mais agudo do que quando aquela se afasta.
e)
Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz
com que uma taça de cristal se despedace.