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AULA-028---FENOMENOS-ONDULATORIOS.pdf
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- 2. Fenômenos ondulatórios ONDULATÓRIA Situações ondeos fenômenos ocorrem O que é importante em um fenômeno ondulatório? Saber com quais tipos de onda ocorrem (Mec., EM, Longit. e Transv.) Quais características físicas são alteradas (v, f, 𝜆, amplitude...).
- 3. Fenômenos ondulatórios ONDULATÓRIA Uma onda,ao encontrar um obstáculo ou outra onda, se comportará de um modo cuja descrição a física já bem conhece. Estes modos são chamados fenômenos ondulatórios. Nesta aula, estudaremos sete fenômenos ondulatórios: • Absorção • Reflexão • Refração • Difração • Polarização • Ressonância • Interferência
- 4. Absorção ONDULATÓRIA É o fenômenoondulatório responsável por retirar energia das ondas, fazendo decair as suas amplitudes. Tal fenômeno acomete a todos os tipos de ondas. Ex.: I. Os raios solares perdem energia, tendo as suas ampllitudes mitigadas, à medida em que percorrem a atmosfera
- 5. Reflexão ONDULATÓRIA A reflexão acontecequando uma onda atinge uma região que separa dois meios e retorna, se propagando no mesmo meio anterior.
- 6. Reflexão ONDULATÓRIA • 1ª LEIDA REFLEXÃO: O raio incidente, o raio refletido e a reta normal perpendicular a superfície refletora são coplanares. • 2ª LEI DA REFLEXÃO: Os ângulos de incidência e de reflexão são sempre iguais.
- 7. Reflexão ONDULATÓRIA • NA REFLEXÃO: ➢𝑣𝑖 = 𝑣𝑟 ➢ 𝜆𝑖 = 𝜆𝑟 ➢ 𝑓𝑖 = 𝑓𝑟 𝑖 = 𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟 = 𝑟𝑒𝑓𝑙𝑒𝑥ã𝑜
- 8. Reflexão em cordas ONDULATÓRIA EMOPOSIÇÃO DE FASE EM FASE https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a-string/latest/wave-on-a-string_pt_BR.html
- 9. Refração ONDULATÓRIA • O fenômenoda refração é a passagem da onda de um meio para outro com diferentes características. • Para qualquer onda, na refração: ➢ A frequência não se altera; ➢ A velocidade e o comprimento de onda se alteram; ➢ A onda refratada está sempre em fase com a incidente.
- 10. Refração ONDULATÓRIA • 1ª LEIDA REFRAÇÃO: O raio incidente, o raio refratado e a reta normal perpendicular a superfície refletora são coplanares. O conjunto constituído por dois meios transparentes (Como, por exemplo, o ar e a água) e a interface entre eles recebem o nome de dioptro. Quando esta interface acontece em um meio plano, chamamos então, dioptro plano.
- 11. Refração ONDULATÓRIA • 2ª LEIDA REFRAÇÃO: Lei de Snell 𝑣1 = 𝜆1. 𝑓 𝑓 = 𝑣1 𝜆1 = 𝑣2 𝜆2 = sin 𝜃1 sin 𝜃2 𝑣1. sin 𝜃2 = 𝑣2. sin 𝜃1 𝜆1. sin 𝜃2 = 𝜆2. sin 𝜃1
- 12. Refração ONDULATÓRIA 𝑣1 sin 𝜃2= 𝑣2 sin 𝜃1 𝜆1 sin 𝜃2 = 𝜆2 sin 𝜃1 𝑣1 = 𝑔. ℎ1 𝑣2 = 𝑔. ℎ2 𝒉𝟏 > 𝒉𝟐 𝒉𝟏 𝒉𝟐
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- 14. • Duas cordascom densidades lineares diferentes: REFRAÇÃO E REFLEXÃO DE ONDAS EM CORDAS REFLETIDO REFRATADO 𝝁𝑨 < 𝝁𝑩 𝐀𝐢 𝐀𝐫 𝐀𝐭 𝑨𝒓 = (𝒗𝑩 − 𝒗𝑨) 𝒗𝑩 + 𝒗𝑨 . 𝑨𝒊 𝑨𝒕 = 𝟐. 𝒗𝑩 𝒗𝑩 + 𝒗𝑨 . 𝑨𝒊 {𝑨𝒓 < 𝑨𝒊} {𝑨𝒕 < 𝑨𝒊} 𝒗 = 𝑭𝑻 𝝁 𝒗𝑨 > 𝒗𝑩
- 15. • Duas cordascom densidades lineares diferentes: REFRAÇÃO E REFLEXÃO DE ONDAS EM CORDAS REFLETIDO REFRATADO 𝝁𝑨 < 𝝁𝑩 𝐀𝐢 𝐀𝐫 𝐀𝐭 𝑨𝒓 = (𝒗𝑩 − 𝒗𝑨) 𝒗𝑩 + 𝒗𝑨 . 𝑨𝒊 𝑨𝒕 = 𝟐. 𝒗𝑩 𝒗𝑩 + 𝒗𝑨 . 𝑨𝒊 {𝑨𝒓 < 𝑨𝒊} {𝑨𝒕 > 𝑨𝒊} 𝒗 = 𝑭𝑻 𝝁 𝒗𝑨 > 𝒗𝑩
- 16. • A superposição,também chamada interferência em alguns casos, é o fenômeno que ocorre quando duas ou mais ondas se encontram, gerando uma onda resultante igual à soma algébrica das perturbações de cada onda. Princípio da superposição: A amplitude resultante é a soma algébrica das amplitudes dos pontos que se cruzam. Superposição
- 17. ➢ 1ª SITUAÇÃO:Pulsos em fase (interferência construtiva) 𝐴 = 𝐴1 +𝐴2
- 18. ➢ 2ª SITUAÇÃO:Pulsos em oposição de fase (interferência destrutiva) 𝐴 = 𝐴1 −𝐴2 https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_pt_BR.html
- 20. ➢ BATIMENTO: Ocorrecom a superposição de ondas periódicas de frequências muito próximas e amplitudes iguais ou muito próximas. SUPERPOSIÇÃO DE ONDAS 𝒇𝟏 CONSTRUTIVA DESTRUTIVA 𝒇𝟐 𝒇𝟏 ≈ 𝒇𝟐 𝒇𝒓𝒆𝒔 = 𝒇𝟏 + 𝒇𝟐 𝟐 Frequência resultante 𝒇𝒃𝒂𝒕 = 𝒇𝟐 − 𝒇𝟏 Frequência de Batimentos
- 22. ➢ ONDAS ESTACIONÁRIAS:Ocorre com a superposição de ondas idênticas se propagando na mesma direção e em sentidos opostos. SUPERPOSIÇÃO DE ONDAS 𝝀/𝟐 Como os ventres não se propagam, chamamos de onda estacionária.
- 23. ➢ Relação entreForça de tração na corda e o comprimento de onda SUPERPOSIÇÃO DE ONDAS 𝒗 = 𝑭𝑻 𝝁 𝒗 = 𝝀. 𝒇 𝒇 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝑭𝑻 e 𝝀 são diretamente proporcionais. 𝑭𝑻 𝑭𝑻
- 24. ➢ Relação entrefrequência das ondas e o comprimento de onda SUPERPOSIÇÃO DE ONDAS 𝒗 = 𝑭𝑻 𝝁 𝒗 = 𝝀. 𝒇 𝑭𝑻 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒗 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒇 e 𝝀 são inversamente proporcionais.
- 25. Interferência Condição de interferência •Considerando duas fontes em fase e de mesma frequência. 𝒅𝟏 = 𝒏𝟏. 𝝀 𝟐 𝒅𝟐 = 𝒏𝟐. 𝝀 𝟐 𝚫𝒅 = 𝒅𝟏 − 𝒅𝟐 = (𝒏𝟏 − 𝒏𝟐). 𝝀 𝟐 𝚫𝒅 = 𝑵. 𝝀 𝟐
- 26. Condição de interferência •FONTES EM FASE: 𝚫𝒅 = 𝟎. 𝝀 𝟐 𝑵 = 𝟎 𝑵 = 𝟏 𝑵 = 𝟐 𝑵 = 𝟑 𝑵 = 𝟒 𝚫𝒅 = 𝟏. 𝝀 𝟐 𝚫𝒅 = 𝟐. 𝝀 𝟐 𝚫𝒅 = 𝟑. 𝝀 𝟐 𝚫𝒅 = 𝟒. 𝝀 𝟐 𝝀 𝟐 𝝀 𝟐 𝝀 𝟐 𝝀 𝟐 • INTERFERENCIA CONSTRUTIVA: • INTERFERENCIA DESTRUTIVA: 𝑵 = (𝟎, 𝟐, 𝟒, 𝟔, 𝟖, … ) 𝑵 = (𝟏, 𝟑, 𝟓, 𝟕, 𝟗, … )
- 27. Condição de interferência •FONTES EM OPOSIÇÃO DE FASE: 𝚫𝒅 = 𝟎. 𝝀 𝟐 𝑵 = 𝟎 𝑵 = 𝟏 𝑵 = 𝟐 𝑵 = 𝟑 𝑵 = 𝟒 𝚫𝒅 = 𝟏. 𝝀 𝟐 𝚫𝒅 = 𝟐. 𝝀 𝟐 𝚫𝒅 = 𝟑. 𝝀 𝟐 𝚫𝒅 = 𝟒. 𝝀 𝟐 𝝀 𝟐 𝝀 𝟐 𝝀 𝟐 𝝀 𝟐 • INTERFERENCIA DESTRUTIVA: • INTERFERENCIA CONSTRUTIVA: 𝑵 = (𝟎, 𝟐, 𝟒, 𝟔, 𝟖, … ) 𝑵 = (𝟏, 𝟑, 𝟓, 𝟕, 𝟗, … )
- 28. ➢ Todo sistemafísico capaz de vibrar, se for excitado, vibrará em uma frequência que lhe é natural. Alguns sistemas tem uma única frequência natural e outros sistemas têm mais de um modo de vibração. Ressonância
- 29. ➢ Um sistemafísico entra em ressonância quando recebe excitações periódicas em uma frequência igual a uma de suas frequências naturais. Oscilação natural (livre) Oscilação forçada
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- 31. ➢ Christian Huygens(1629 - 1695) - Cada ponto de uma frente de onda atua como uma nova fonte, gerando novas ondas. Isso explica, por exemplo, o fenômeno da difração. Princípio de Huygens
- 32. ➢ Difração éo encurvamento dos raios de onda quando a mesma encontra um obstáculo, ou seja, é o espalhamento da onda. ➢ Também podemos definir como a propriedade das ondas de contornar objetos. https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-interference/latest/wave-interference_pt_BR.html Difração
- 33. ➢ Para quea difração seja percebida, as dimensões da fenda ou do obstáculo devem ser da ordem do comprimento de onda ou inferior. Condição para a difração Assim sendo, a luz, que tem um comprimento de onda muito pequeno, só difratará perante orifícios minúsculos; já o som, que tem comprimento de onda grande, difratará perante orifícios grandes; o som será então capaz de contornar, por exemplo, janelas, prédios etc. 𝒅 ≤ 𝝀
- 34. ONDULATÓRIA A capacidade deuma onda contornar obstáculos ou atravessar fendas, atingindo regiões impossíveis para a propagação retilínea chama-se: a) deflexão. b) difração. c) difusão. d) refração.
- 35. Polarização ONDULATÓRIA É o fenômenoóptico responsável pela canalização de ondas (mecânicas ou eletromagnéticas) em uma determinada direção. As ondas podem trafegar oscilando difusamente, isto é, oscilando em inúmeras e aleatórias direções (caso comum às ondas eletromagnéticas). Quando isto ocorre e desejamos obter ondas oscilantes em uma única direção, podemos nos servir de diferentes tipos de instrumentos (os polarizadores) para alcançarmos este propósito. O fenômeno físico explorado pelos polarizadores e capaz de reduzir as inúmeras direções de oscilação a uma única é denominado polarização.
- 36. Polarização ONDULATÓRIA Ex.: I. Alguns óculospossuem lentes polarizadoras, que impõe restrição à passagem de ondas vibrantes em direções aleatórias. Com isto estes óculos eliminam reflexos indesejáveis.
- 37. Polarização ONDULATÓRIA Clique na imagemao lado para saber o funcionamento do Óculos 3D
- 38. ONDULATÓRIA Para bloquear apassagem de um fluxo luminoso, é necessário um mínimo de quantos polarizadores para que isso venha a ocorrer? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 https://scientific601.altervista.org/polarizing.htm lAcesso em 20/08/20 às 8:27
- 39. ONDULATÓRIA (ENEM 2016) Nasrodovias, é comum motoristas terem a visão ofuscada ao receberem a luz refletida na água empoçada no asfalto. Sabe-se que essa luz adquire polarização horizontal. Para solucionar esse problema, há a possibilidade de o motorista utilizar óculos de lentes constituídas por filtros polarizadores. As linhas nas lentes dos óculos representam o eixo de polarização dessas lentes. Quais são as lentes que solucionam o problema descrito? https://dicasdaprofe.wordpress.com/2017/08/ 29/questao-resolvida-enem-2016-polarizacao/ Acesso em 20/08/20 às 8:27
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- 41. PIETROCOLA, M. POGIBIN,A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 2. São Paulo: Ed do Brasil, 2016. BONJORNO e vários autores. Física: Termologia . Óptica . Ondulatória 2º ano. Vol 2. 3ª ed. São Paulo: FTD, 2016. BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: Termologia.Óptica.Ondulatória, 2º ano. Vol 2. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016. MARTINI, Glorinha. SPINELLI, Walter. REIS, Hugo C. SANT’ANNA, Blaidi. Conexões com a Física. Vol 2. 3ª Edição. São Paulo: Moderna, 2016. REFERÊNCIAS