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ONDAS




        Profº Zé Roberto
Ondas Eletromagnéticas e Acústica - Física
CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

Quanto a dimensão

 unidimensionais – quando se propagam em
  apenas uma direção, como as ondas formadas
  numa corda;
 bidimensionais – quando as ondas se propagam
  ao longo de um plano, como as formadas na
  superfície de um lago.
 tridimensionais – quando as ondas se propagam
  em todas as direções. Ex.: ondas sonoras, ondas
  eletromagnéticas.
CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

 Quanto a propagação
CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

ONDAS LONGITUDINAIS
CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS
Ondas Transversais
CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS
  Quanto a natureza
CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS
  Mecânicas
CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS

  Eletromagnéticas
ELEMENTOS DE UMA ONDA PERIÓDICA
EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DAS ONDAS
PSIU!

A  expressão anterior, embora tenha sido
  apresentada para um caso de uma corda
  (onda mecânica), ela é válida também para
  as ondas eletromagnéticas. Nestas, se a
  propagação ocorrer no vácuo (ou no ar), a
  velocidade é sempre c = 3x 108 m/s. Num
  outro meio qualquer, a velocidade das
  ondas eletromagnéticas é menor que no
  vácuo.
 Obs:
VELOC. DE UM PULSO EM UMA CORDA




    Densidade linear




    Formula de Taylor
FENÔMENOS ONDULATÓRIOS
 Principio de Huygens
Cada ponto de uma frente de onda pode ser considerada como uma
nova fonte emissora de ondas, produzindo ondas no sentido de
propagação da onda com a mesma velocidade e freqüência no meio. A
partir daí a nova frente de ondas é a superfície que tangencia essas
ondas secundárias
REFLEXÃO

 Considere um pulso propagando-se ao longo de uma corda fixa numa das
                           extremidades.
REFLEXÃO
Agora o pulso está se propagando numa corda,
presa a uma argola que pode deslizar livremente sobre o suporte.
PARA A LUZ TEMOS




  Leis da
  reflexão
REFRAÇÃO

Pulso propagando-se do meio menos denso para o
meio mais denso
REFRAÇÃO


• Pulso propagando-se do meio mais denso para o meio
menos denso.
REFRAÇÃO

   A figura a seguir nos mostra uma onda propagando-se de
um meio (1) para outro meio (2), no qual a onda apresenta
velocidade de propagação menor:
REFRAÇÃO
 Lei de Snell-Descartes
DIFRAÇÃO
POLARIZAÇÃO




        Atenção:
        A    polarização     é um    fenômeno
        característico das ondas transversais,
        não ocorrendo esse fenômeno com as
        ondas longitudinais.
POLARIZAÇÃO
Para a luz temos:
Considere agora dois polaróides:
A luz que atravessa o primeiro polarizador é polarizada
segundo um determinado plano. A luz transmitida tem
intensidade i0.




 Lei de Malus
INTERFERÊNCIA
DISPERSÃO DA LUZ
TESTE DE SALA

Questão 01
Assinale com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas, justificando as falsas.
a) ( ) O ângulo de reflexão de uma onda vale o dobro do ângulo de incidência.
b) ( ) Quando uma onda sofre reflexão, a velocidade de propagação permanece
constante, variando apenas a freqüência e o comprimento de onda.
c) ( ) Quando uma onda sofre refração, ela muda de meio e a freqüência da onda
permanece inalterada.
d) ( ) Na refração de uma onda, o comprimento de onda permanece constante.
e) ( ) A difração só ocorre com ondas longitudinais.
f) ( )    A luz, sendo uma onda transversal, pode sofrer tanto difração como polarização.
g) ( ) Qualquer onda eletromagnética pode ser polarizada.
h) ( ) O fenômeno da interferência só ocorre com ondas longitudinais.
i) ( )    Quando a luz branca sofre dispersão, a cor de luz que mais se desvia é a
violeta.
j) ( )    No vácuo, todas as radiações que compõem a luz branca apresentam a mesma
velocidade.
ACÚSTICA
FAIXA AUDÍVEL DE SOM
VELOCIDADE DAS ONDAS SONORAS
VELOCIDADE DAS ONDAS SONORAS

Observações:



      Nos gases verifica-se experimentalmente que a velocidade do som aumenta de acordo com o
     aumento da temperatura do gás.




     Em que K é a constante que depende da natureza do gás.

     Pelo exposto, conclui-se que a velocidade do som em um gás é diretamente proporcional à raiz
     quadrada da temperatura absoluta do gás.



      No ar, a velocidade do som aumenta de 0,6 m/s para cada acréscimo de 1ºC na temperatura,
     podendo ser calculada por:




     Em que t é a temperatura em graus Celsius.
QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM


 Altura




 Intensidade
NÍVEL SONORO
TIMBRE
FONTES SONORAS
   Dá-se o nome de fontes sonoras aos aparelhos que emitem ondas sonoras com freqüências
entre 20 Hz e 20.000 Hz. São elas:
• cordas vibrantes – violão, violino, guitarra, piano.
• colunas de ar vibrantes ou tubos sonoros – trumpete, flauta, saxofone, trombone.
• placas vibrantes – tamborim, xilofone, pandeiro, atabaque.
• hastes vibrantes – diapasão.
RESSONÂNCIA

   A ressonância é o fenômeno pelo qual um sistema oscilante começa a
vibrar, com amplitudes maiores do que as normais, ao receber energia externa
de freqüência igual à sua freqüência natural.
ONDAS ESTACIONÁRIAS
CORDAS VIBRANTES
TUBOS SONOROS



 Os instrumentos musicais de sopro, como corneta, pistão, flauta,
 são essencialmente constituídos por tubos sonoros. Os tubos
 sonoros podem ser abertos ou fechados.
TUBO ABERTO
TUBO FECHADO
EFEITO DOPPLER

 É o fenômeno da alteração da freqüência de uma onda, para um
 observador, devido ao movimento da fonte ou do observador.
CÁLCULO DA FREQÜÊNCIA APARENTE
INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E
TRIDIMENSIONAIS
INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E
TRIDIMENSIONAIS

 Consideremos agora, se representa na figura 2, numa vista lateral
 (a) e numa vista de cima (b), ondas produzidas por duas fontes
 periódicas F1 e F2, que oscilam em fase, instantes antes de elas se
 encontrarem.
INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E
TRIDIMENSIONAIS
  Quando as ondas produzidas por F1 e F2 se superpõem na
  superfície da água, origina-se uma figura de interferência com
  certas características especiais.
INTERFERÊNCIA LUMINOSA


 Vamos apresentar aqui a clássica experiência realizada pelo
 cientista inglês Thomas Young que, pela primeira vez, comprovou
 que a luz sofre interferência, tendo, portanto, natureza ondulatória.
INTERFERÊNCIA LUMINOSA
 Se uma chapa fotográfica for colocada sobre o anteparo A”,
 obtém-se o negativo esquematizado na figura, onde as faixas
 claras aparecem escurecidas. Sob o negativo, foi desenhado o
 gráfico da intensidade luminosa da franja em função da distância
 à franja central, que é sempre a mais brilhante (interferência
 sempre construtiva com d = 0 e N = 0).




Observe que as franjas claras são cada vez menos
brilhantes à medida que se afasta do centro.
INTERFERÊNCIA LUMINOSA

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Ondas Eletromagnéticas e Acústica - Física

  • 1. ONDAS Profº Zé Roberto
  • 3. CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS Quanto a dimensão  unidimensionais – quando se propagam em apenas uma direção, como as ondas formadas numa corda;  bidimensionais – quando as ondas se propagam ao longo de um plano, como as formadas na superfície de um lago.  tridimensionais – quando as ondas se propagam em todas as direções. Ex.: ondas sonoras, ondas eletromagnéticas.
  • 4. CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS Quanto a propagação
  • 7. CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS Quanto a natureza
  • 9. CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS Eletromagnéticas
  • 10. ELEMENTOS DE UMA ONDA PERIÓDICA
  • 12. PSIU! A expressão anterior, embora tenha sido apresentada para um caso de uma corda (onda mecânica), ela é válida também para as ondas eletromagnéticas. Nestas, se a propagação ocorrer no vácuo (ou no ar), a velocidade é sempre c = 3x 108 m/s. Num outro meio qualquer, a velocidade das ondas eletromagnéticas é menor que no vácuo.  Obs:
  • 13. VELOC. DE UM PULSO EM UMA CORDA Densidade linear Formula de Taylor
  • 14. FENÔMENOS ONDULATÓRIOS Principio de Huygens Cada ponto de uma frente de onda pode ser considerada como uma nova fonte emissora de ondas, produzindo ondas no sentido de propagação da onda com a mesma velocidade e freqüência no meio. A partir daí a nova frente de ondas é a superfície que tangencia essas ondas secundárias
  • 15. REFLEXÃO Considere um pulso propagando-se ao longo de uma corda fixa numa das extremidades.
  • 16. REFLEXÃO Agora o pulso está se propagando numa corda, presa a uma argola que pode deslizar livremente sobre o suporte.
  • 17. PARA A LUZ TEMOS Leis da reflexão
  • 18. REFRAÇÃO Pulso propagando-se do meio menos denso para o meio mais denso
  • 19. REFRAÇÃO • Pulso propagando-se do meio mais denso para o meio menos denso.
  • 20. REFRAÇÃO A figura a seguir nos mostra uma onda propagando-se de um meio (1) para outro meio (2), no qual a onda apresenta velocidade de propagação menor:
  • 21. REFRAÇÃO Lei de Snell-Descartes
  • 23. POLARIZAÇÃO Atenção: A polarização é um fenômeno característico das ondas transversais, não ocorrendo esse fenômeno com as ondas longitudinais.
  • 24. POLARIZAÇÃO Para a luz temos: Considere agora dois polaróides: A luz que atravessa o primeiro polarizador é polarizada segundo um determinado plano. A luz transmitida tem intensidade i0. Lei de Malus
  • 27. TESTE DE SALA Questão 01 Assinale com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas, justificando as falsas. a) ( ) O ângulo de reflexão de uma onda vale o dobro do ângulo de incidência. b) ( ) Quando uma onda sofre reflexão, a velocidade de propagação permanece constante, variando apenas a freqüência e o comprimento de onda. c) ( ) Quando uma onda sofre refração, ela muda de meio e a freqüência da onda permanece inalterada. d) ( ) Na refração de uma onda, o comprimento de onda permanece constante. e) ( ) A difração só ocorre com ondas longitudinais. f) ( ) A luz, sendo uma onda transversal, pode sofrer tanto difração como polarização. g) ( ) Qualquer onda eletromagnética pode ser polarizada. h) ( ) O fenômeno da interferência só ocorre com ondas longitudinais. i) ( ) Quando a luz branca sofre dispersão, a cor de luz que mais se desvia é a violeta. j) ( ) No vácuo, todas as radiações que compõem a luz branca apresentam a mesma velocidade.
  • 31. VELOCIDADE DAS ONDAS SONORAS Observações: Nos gases verifica-se experimentalmente que a velocidade do som aumenta de acordo com o aumento da temperatura do gás. Em que K é a constante que depende da natureza do gás. Pelo exposto, conclui-se que a velocidade do som em um gás é diretamente proporcional à raiz quadrada da temperatura absoluta do gás. No ar, a velocidade do som aumenta de 0,6 m/s para cada acréscimo de 1ºC na temperatura, podendo ser calculada por: Em que t é a temperatura em graus Celsius.
  • 32. QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM Altura Intensidade
  • 35. FONTES SONORAS Dá-se o nome de fontes sonoras aos aparelhos que emitem ondas sonoras com freqüências entre 20 Hz e 20.000 Hz. São elas: • cordas vibrantes – violão, violino, guitarra, piano. • colunas de ar vibrantes ou tubos sonoros – trumpete, flauta, saxofone, trombone. • placas vibrantes – tamborim, xilofone, pandeiro, atabaque. • hastes vibrantes – diapasão.
  • 36. RESSONÂNCIA A ressonância é o fenômeno pelo qual um sistema oscilante começa a vibrar, com amplitudes maiores do que as normais, ao receber energia externa de freqüência igual à sua freqüência natural.
  • 39. TUBOS SONOROS Os instrumentos musicais de sopro, como corneta, pistão, flauta, são essencialmente constituídos por tubos sonoros. Os tubos sonoros podem ser abertos ou fechados.
  • 42. EFEITO DOPPLER É o fenômeno da alteração da freqüência de uma onda, para um observador, devido ao movimento da fonte ou do observador.
  • 44. INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E TRIDIMENSIONAIS
  • 45. INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E TRIDIMENSIONAIS Consideremos agora, se representa na figura 2, numa vista lateral (a) e numa vista de cima (b), ondas produzidas por duas fontes periódicas F1 e F2, que oscilam em fase, instantes antes de elas se encontrarem.
  • 46. INTERFERÊNCIA DE ONDAS BI E TRIDIMENSIONAIS Quando as ondas produzidas por F1 e F2 se superpõem na superfície da água, origina-se uma figura de interferência com certas características especiais.
  • 47. INTERFERÊNCIA LUMINOSA Vamos apresentar aqui a clássica experiência realizada pelo cientista inglês Thomas Young que, pela primeira vez, comprovou que a luz sofre interferência, tendo, portanto, natureza ondulatória.
  • 48. INTERFERÊNCIA LUMINOSA Se uma chapa fotográfica for colocada sobre o anteparo A”, obtém-se o negativo esquematizado na figura, onde as faixas claras aparecem escurecidas. Sob o negativo, foi desenhado o gráfico da intensidade luminosa da franja em função da distância à franja central, que é sempre a mais brilhante (interferência sempre construtiva com d = 0 e N = 0). Observe que as franjas claras são cada vez menos brilhantes à medida que se afasta do centro.