prof. diones charles ensino médio física introdução ao estudo das ondas
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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