Prof. Diones Charles Ensino Médio Física Introdução ao estudo das Ondas

Prof. Diones Charles

Ensino Médio

Física

Introdução ao estudo das

Ondas

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.

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.

2. Classificação das ondas

Unidimensionais: propagam-se em uma únida dimensão.

Bidimensionais: propagam-se num plano.

Tridimensionais: propagam-se em todas as direções.

a) Direção de propagação de energia

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.

b) Quanto à natureza

O Arco-íris de Maxwell

1831-1879

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

O espectro eletromagnético

Não tem limites definidos e nem lacunas.

curtolongo

molécula de águaproteínavírusbactériacélula

bola de baseballcasa

campo defutebol

comp. de onda(em metros)

tam. de umcomp. de onda

nome comum da onda

fontes

freqüência(Hz)

energia deum fóton (eV)

baixa alta

ondas de rádio

micro-ondas

infravermelho ultravioletavisívelraios-x “duros”

raios-x “moles” raios gama

cavidade rf

fornomicro-ondas pessoas lâmpadas máq. de

raios-x

elementos radiativos

rádio FM

rádio AMradar ALS

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

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.

c) Quanto à direção de propagação

Para descrever um onda é necessário uma série de grandezas físicas, entre elas temos: velocidade, amplitude, frequência, período e comprimento de onda.

3. Grandezas

Grandeza Símbolo Unidade no SI AbreviaturaPeríodo 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∙fOnde:

v = velocidade da onda;λ = comprimento de onda;f = frequência

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

Comprimento de ondaPeríod

o

Frequência

Fórmulas!!

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