PROF Elias Junior ONDAS Conceito Onda uma perturbao

PROF: Elias Junior ONDAS

Conceito Onda é uma perturbação oscilante de alguma grandeza física no espaço e periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada pelo comprimento de onda e a periodicidade no tempo é medida pela frequência de onda, que é o inverso do seu período. Estas duas grandezas estão relacionadas pela velocidade de propagação da onda.

Conceito prático Onda é uma perturbação que se propaga no espaço ou em qualquer outro meio, como, por exemplo, a água. Perturbação = Pulso Movimento do pulso = Onda Uma onda transfere energia de um ponto para outro, mas nunca transfere matéria entre dois pontos. As ondas podem se classificar de acordo com a direção de propagação de energia, quanto à natureza das ondas e quanto à direção de propagação.

Quanto à natureza Ondas mecânicas: são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar. Ex: ondas no mar, ondas sonoras, ondas em uma corda etc. . . Ondas eletromagnéticas: são aquelas que não necessitam de meio material para se propagar, elas podem se propagar tanto no vácuo (ausência de matéria) como também em certos tipos de materiais. Ex: a luz solar, as ondas de rádio, as microondas, raios X, entre muitas outras.

Direção de propagação As ondas se classificam da seguinte forma: Unidimensionais: propagam-se em uma única dimensão; Bidimensionais: propagam-se num plano; Tridimensionais: propagam-se em todas as direções.

Unidimensionais Propagam-se em uma única dimensão. Ex: Ondas em corda

Bidimensionais Se propagam em duas direções (x e y do plano cartesiano) A onda provocada pela queda de um objeto na superfície da água.

Tridimensionais Se propagam em todas as direções possíveis. Ex: ondas sonoras, a luz, etc.

Direção de vibração Ondas transversais: são aquelas que têm a direção de propagação perpendicular à direção de vibração como, por exemplo, as ondas eletromagnéticas. Ondas longitudinais: nessas ondas a direção de propagação se coincide com a direção de vibração. Nos líquidos e gases a onda se propaga dessa forma.

Ondas longitudinais São aquelas em que a vibração e a propagação ocorrem na mesma direção. Vamos tomar como exemplo uma mola

Velocidade de propagação de uma onda unidimensional � � � Considere uma corda de massa m e comprimento ℓ, sob a ação de uma força de tração. Uma pessoa, agindo na extremidade livre da corda, realiza um movimento vertical, periódico, de sobe-e-desce. Uma onda passa a se propagar horizontalmente com velocidade ( v ). A velocidade de propagação da onda depende da densidade linear da corda e da intensidade da força de tração , e é dada por: F = a força de tração na corda µ = a densidade linear da corda

Refração de um pulso É quando o pulso passa de uma corda de menor densidade para outra de maior densidade � Fa= fb � Va/λa =Vb/ λb

APLICAÇÃO � Tem-se uma corda de massa 400 g e de comprimento 5 m, tracionada de 288 N. Determine a velocidade de propagação de um pulso nessas condições.

Solução � Dados: m = 400 g = 0, 4 kg; L = 5 m; T = 288 N A densidade linear da corda vale:

Atividade � 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.

Resolução

Ondas periódicas � Considere uma pessoa executando um movimento vertical de sobe-e-desce na extremidade livre da corda indicada na figura, em intervalos de tempo iguais.

Ondas periódicas Denomina-se período T o tempo necessário para que duas cristas consecutivas passem pelo mesmo ponto. Chama-se freqüência f o número de cristas consecutivas que passam por um mesmo ponto, em cada unidade de tempo. Entre T e f vale a relação:

Essa igualdade é válida para todas as ondas periódicas – como o som, as ondas na água e a luz.

Atividades � Qual a frequência de ondas, se a velocidade desta onde é de 195 m/s, e o seu comprimento de onda é de 1 cm

Resolução 1 cm=0, 01 m

� (UFES)Uma onda eletromagnética propagase na direção do eixo x. A figura a seguir mostra o gráfico da componente Ey do campo elétrico em um determinado instante de tempo. A amplitude desta onda tem o valor de: � a) 2 � b) 6 � c) 4 � d) 5 � e) 7

� (UFRPE/PE) Denotam-se respectivamente por T, f, v e λ o período, a frequência, a velocidade de propagação e o comprimento de onda de uma onda se propagando numa corda. Assinale a seguir a única relação incorreta entre essas grandezas. � a) T = 1/f � b) v = fλ � c) λ = v. T � d) f = λ/v � e) v = λ/T

� (UFERSA/RN) Sabendo-se que uma onda, com frequência de 20 Hz, se propaga com uma velocidade de 50 m/s, pode-se concluir que seu comprimento de onda é: � a) 0, 50 m � b) 2, 5 m � c) 25 m � d) 50 m

� (UNEMAT/MT) A figura abaixo representa uma onda aproximadamente senoidal no mar e um barco que efetua 18 oscilações por minuto. � A frequência, o comprimento e a velocidade de propagação da onda valem respectivamente: � � a) 0, 32 Hz, 40 m, 15 m/s � b) 0, 40 Hz, 50 m, 22 m/s � c) 0, 38 Hz, 120 m, 8, 7 m/s � d) 0, 30 Hz, 60 m, 18 m/s � e) 0, 35 Hz, 60 m, 20 m/s

� (UESC/BA) - Universidade Estadual de Santa Cruz – 2008 � Uma onda transversal propaga-se com velocidade de 50, 0 m/s em uma corda 1, que se encontra ligada à corda 2, conforme a figura. Sabendose que a velocidade de propagação da onda na corda 2 é igual a 80, 0 m/s, o comprimento de onda, nessa corda, será igual, em metros, a a) 1, 5 b) 5, 0 c) 6, 0 d) 8, 0 e) 12, 0