Ciências da Natureza e suas    Tecnologias - FÍSICA       Ensino Médio, 2ª Série      ONDULATÓRIA
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória                   APRESENTAÇÃO           No estudo dos movimentos oscilatórios, ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória   ONDA         É uma perturbação que se propaga em um meio,   determinando a tra...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória                      NATUREZA DAS ONDAS     1.Ondas mecânicas: são aquelas origi...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória    2. Ondas eletromagnéticas: são aquelas    originadas por cargas elétricas osc...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória     Tipos de onda     1. Ondas transversais: são aquelas em que a direção     de...
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FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória     COMPRIMENTO DE ONDA            É denominado comprimento da onda e expresso  ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória         Para o estudo de ondas bidimensionais e     tridimensionais, são necessá...
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FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória                        Princípio de Huygens              Estabelece que, num mov...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória      Propagação de              um     pulso   em   meios      unidimensionais  ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória        A velocidade de propagação do pulso na     corda depende apenas da força ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória      Reflexão de pulsos            Quando um pulso atinge a extremidade      de ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio  Ondulatória             Em extremidade fixa, ocorre reflexão com inversão de             f...
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FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória     Refração de pulsos            Considere agora um sistema formado por duas   ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória            Esse fenômeno chama-se refração do pulso. Ao mesmo     tempo, observa...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória     Relação entre a velocidade de propagação da onda,     o comprimento da onda ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória     Reflexão de ondas            Na reflexão de ondas, o ângulo de reflexão r é ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Refração de ondas         É o fenômeno no qual uma onda, ao incidir numa     su...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Sendo 1 o meio de incidência e 2 o meio de emergência:                         ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória     Difração             É o fenômeno pelo qual as ondas conseguem contornar    ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória      Polarização          A polarização é um fenômeno ondulatório      caracterí...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Vejamos a seguinte situação de polarização de uma onda:                        ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Princípio da superposição         A perturbação da onda resultante em cada     ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Interferência        É o fenômeno resultante da superposição de duas ou    mais ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória         Por exemplo, a onda estacionária pode ser      obtida numa corda tensa, ...
OndulatóriaV1V2     2                                                                         FÍSICA, 2º Ano do Ensino M...
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FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Ondas em fase:  • interferência construtiva                                    ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Ondas em oposição de fase:  • interferência construtiva                        ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Interferência em ondas luminosas  Experiência de Young (interferência de ondas ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  • Franja clara: interferência construtiva                                      ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio  Ondulatória       Anéis de Newton (interferência numa lâmina de ar de espessura       vari...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio  Ondulatória         Anéis de Newton observados por luz refletida                          ...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Vamos praticar? Agora é a sua vez!  01. Isoldinha brinca produzindo ondas ao ba...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  02. Em locais baixos como num vale, captam-se mal sinais de TV    e de telefone...
FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória  Sugestão de leitura       “Escalas musicais imitam a fala humana” de       Rein...
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20 ondulatória fundamentos

  1. 1. Ciências da Natureza e suas Tecnologias - FÍSICA Ensino Médio, 2ª Série ONDULATÓRIA
  2. 2. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória APRESENTAÇÃO No estudo dos movimentos oscilatórios, estão fundamentados alguns dos maiores avanços para a ciência, como a primeira medição com precisão da aceleração da gravidade, a comprovação científica da rotação da Terra, além de inúmeros benefícios tecnológicos, como a invenção dos primeiros relógios mecânicos (1).
  3. 3. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória ONDA É uma perturbação que se propaga em um meio, determinando a transferência de energia, sem transporte de matéria. Em relação à direção de propagação da energia nos meios materiais elásticos, as ondas são classificadas em (2):  Unidimensionais  Bidimensionais  Tridimensionais
  4. 4. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória NATUREZA DAS ONDAS 1.Ondas mecânicas: são aquelas originadas pela deformação de uma região de um meio elástico e, para se propagarem, necessitam de um meio material. Elas não se propagam no vácuo. O som, ondas numa corda, ondas na superfície de um lago são exemplos de ondas mecânicas (3).
  5. 5. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória 2. Ondas eletromagnéticas: são aquelas originadas por cargas elétricas oscilantes. Propagam-se no vácuo e em certos meios materiais. Luz, ondas de rádio, micro-ondas, raios X e raios  são exemplos de ondas eletromagnéticas (4).
  6. 6. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Tipos de onda 1. Ondas transversais: são aquelas em que a direção de propagação é perpendicular à direção de vibração. 2. Ondas longitudinais: são aquelas em que a direção de propagação coincide com a direção de vibração. 3. Ondas mistas: são aquelas em que as partículas do meio vibram transversal e longitudinalmente ao mesmo tempo (5).
  7. 7. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Componentes de uma onda Uma onda é formada por alguns componentes básicos que são (6): elevação crista amplitude vala comprimento de onda Imagem: Kraaiennest / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Tradução Nossa.
  8. 8. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória COMPRIMENTO DE ONDA É denominado comprimento da onda e expresso pela letra grega lambda (λ), a distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos (7). elevação crista amplitude vala comprimento de onda Imagem: Kraaiennest / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported. Tradução Nossa.
  9. 9. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Para o estudo de ondas bidimensionais e tridimensionais, são necessários os conceitos de: 1. Frente de onda: é a fronteira da região ainda não atingida pela onda com a região já atingida (8).
  10. 10. FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Ondulatória Texto extraído do site:http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/classificacao2.php 2. Raio de onda: é possível definir como raio de onda a linha que parte da fonte e é perpendicular às frentes de onda, indicando a direção e o sentido de propagação. Raio da onda Frente da onda FonteImagem: Fffred / Public Domain.
  11. 11. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Princípio de Huygens Estabelece que, num movimento ondulatório progressivo, cada ponto de uma frente de onda se comporta como centro emissor de novas ondas com igual período.
  12. 12. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Propagação de um pulso em meios unidimensionais Considere uma corda homogênea, de seção transversal constante, de massa m e comprimento L. Chama-se densidade linear de massa a grandeza que é dada por: m  L A densidade linear de massa representa a massa da corda por unidade de comprimento. Sua unidade no SI é o Kg/m.
  13. 13. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória A velocidade de propagação do pulso na corda depende apenas da força de tração (T) e da densidade linear da corda, sendo dada por: T v 
  14. 14. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Reflexão de pulsos Quando um pulso atinge a extremidade de uma corda, verifica-se que ele retorna, propagando-se de volta para a fonte. Esse fenômeno é denominado reflexão de um pulso e ocorre quer a extremidade da corda esteja fixa ou livre (9).
  15. 15. FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Ondulatória Em extremidade fixa, ocorre reflexão com inversão de fase. somente ondas transversas Limite fixo onda incidente (sem movimento invertida no fim) onda refletida crista - valaImagem: Katieanddanielle / GNU Free Documentation License. Tradução Nossa.
  16. 16. FÍSICA, 2ºAno do Ensino Médio Ondulatória Em extremidade livre, ocorre reflexão sem inversão de fase. somente ondas transversas Limite fixo onda incidente (sem movimento invertida no fim) onda refletida crista - valaImagem: Katieanddanielle / GNU Free Documentation License. Tradução Nossa.
  17. 17. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Refração de pulsos Considere agora um sistema formado por duas cordas com densidades lineares diferentes. Uma extremidade desse sistema é fixa e, na outra, faz-se um movimento brusco, originando um pulso. Quando o pulso atinge a junção das cordas, observa-se que ele é transmitido de uma corda para outra.
  18. 18. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Esse fenômeno chama-se refração do pulso. Ao mesmo tempo, observa-se que um pulso refletido aparece na junção, movimentando-se em sentido oposto ao pulso incidente. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido. Da figura acima, podemos observar que o pulso refratado não sofre inversão de fase.
  19. 19. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Relação entre a velocidade de propagação da onda, o comprimento da onda e o período:  v  . f ou v T
  20. 20. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Reflexão de ondas Na reflexão de ondas, o ângulo de reflexão r é igual ao ângulo de incidência i e na frequência, a velocidade de propagação e o comprimento de onda não variam. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido.
  21. 21. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Refração de ondas É o fenômeno no qual uma onda, ao incidir numa superfície, muda seu meio de propagação, alterando- se a velocidade e o comprimento de onda, mas se mantendo constante a frequência da onda (10).
  22. 22. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Sendo 1 o meio de incidência e 2 o meio de emergência: Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido. sen(i1 ) v1 1   sen(i2 ) v2 2
  23. 23. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Difração É o fenômeno pelo qual as ondas conseguem contornar obstáculos. É tanto mais acentuado quanto maior o comprimento de onda. Por isso, a difração sonora é mais acentuada e mais facilmente perceptível que a difração luminosa (11). Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido.
  24. 24. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Polarização A polarização é um fenômeno ondulatório característico das ondas transversais como as ondas luminosas. Por esse fenômeno, a luz natural, cujas ondas vibram em todas as direções, pode ser transformada numa onda plano-polarizada, na qual as ondas apresentam um único plano de vibração (12).
  25. 25. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Vejamos a seguinte situação de polarização de uma onda: Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido.
  26. 26. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Princípio da superposição A perturbação da onda resultante em cada ponto do meio, durante a superposição, é a adição das perturbações que seriam causadas pelas ondas separadamente.
  27. 27. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Interferência É o fenômeno resultante da superposição de duas ou mais ondas. Onda estacionária Figura de interferência determinada pela superposição de ondas de mesma frequência f, mesmo comprimento de onda λ e mesma amplitude a que se propagam em sentidos opostos num mesmo meio.
  28. 28. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Por exemplo, a onda estacionária pode ser obtida numa corda tensa, pela superposição das ondas incidentes e refletidas numa extremidade fixa. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido.
  29. 29. OndulatóriaV1V2  2 FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioN1 N 2  2V1 N1  4 Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido.
  30. 30. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Onde: • V (ventres): pontos da corda que oscilam com amplitude máxima (A = 2a). • N (nós ou nodos): pontos da corda que não vibram.
  31. 31. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Interferência em duas dimensões Considere duas fontes F1 e F2 produzindo ondas com frequência e amplitude iguais e em fase. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido. ∆ = x2 - x1: diferença entre os caminhos percorridos pelas ondas que se superpõem em P.
  32. 32. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Ondas em fase: • interferência construtiva   p (p : número par) 2 • interferência destrutiva  i (i : número ímpar) 2
  33. 33. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Ondas em oposição de fase: • interferência construtiva  i (i : número ímpar) 2 • interferência destrutiva   p (p : número par) 2
  34. 34. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Interferência em ondas luminosas Experiência de Young (interferência de ondas luminosas em fase) A interferência de ondas luminosas demonstrando que a luz é um fenômeno ondulatório foi comprovada por Thomas Young. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de dy ilustração de Autor Desconhecido.  L
  35. 35. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória • Franja clara: interferência construtiva   p (p : número par) 2 • Franja escura: interferência destrutiva  i (i : número ímpar) 2
  36. 36. FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Ondulatória Anéis de Newton (interferência numa lâmina de ar de espessura variável) Newton obteve experimentalmente uma figura de interferência numa lâmina de ar de espessura variável que se tornou conhecida como anéis de Newton. lente plano-convexa ponto de contatoImagem: Björn Nordberg / GNU Free Documentation License. Tradução Nossa.
  37. 37. FÍSICA, 2º Ano do Ensino Médio Ondulatória Anéis de Newton observados por luz refletida Anéis de Newton observados por luz refletida Anéis de Newton observados por luz transmitida Anéis de Newton observados por luz refletidaImagens (de cima para baixo):[a] Winnie Summer / GNU Free Documentation License; [b] Warrencarpani / Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication.
  38. 38. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Vamos praticar? Agora é a sua vez! 01. Isoldinha brinca produzindo ondas ao bater com uma varinha na superfície de um lago. A varinha toca a água a cada 5 segundos. Se Isoldinha passar a bater a varinha na água a cada 3 segundos, as ondas produzidas terão maior a) comprimento de onda. b) frequência. c) período. d) velocidade.
  39. 39. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória 02. Em locais baixos como num vale, captam-se mal sinais de TV e de telefone celular, que são sinais de frequência alta, mas captam-se bem sinais de rádio de frequência baixa. Os sinais de rádio de frequência baixa são melhor captados porque — ———— mais facilmente. a) refletem b) refratam c) difratam d) polarizam e) reverberam
  40. 40. FÍSICA, 2º Ano do Ensino MédioOndulatória Sugestão de leitura “Escalas musicais imitam a fala humana” de Reinaldo José Lopes. Disponível em http://www1.folha.uol.com.br/folhaciencia/u lt306u9844.shtml (Acesso em 31 de março de 2010).
  41. 41. Tabela de Imagens Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso 7e8 Kraaiennest / Creative Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sine_wa 27/03/2012 Attribution-Share Alike 3.0 Unported ve_amplitude.svg 10 Fffred / Public Domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spheric 27/03/2012 al_wave.svg 15 Katieanddanielle / GNU Free http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Inverted 27/03/2012 Documentation License. _Reflection.PNG 16 Katieanddanielle / GNU Free http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Erect_R 27/03/2012 Documentation License. eflection.PNG18, 20, 22, 23, SEE-PE, redesenhado a partir de Acervo SEE-PE 03/04/201225, 28, 29, 31 e ilustração de Autor Desconhecido. 34. 36 Björn Nordberg / GNU Free http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newton 27/03/2012 Documentation License. ringar1.png 37a Winnie Summer / GNU Free http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Newton 27/03/2012 Documentation License -rings.jpg 37b Warrencarpani / Creative Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:20cm_A 02/04/2012 CC0 1.0 Universal Public Domain ir_1.jpg Dedication

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