Classificação das Ondas

Modulo 2

O QUE É UMA ONDA?

Definição:

onda : movimento causado por uma perturbação que se propaga através de um meio.

Classificação das Ondas:

1- Quanto à natureza:

→ Onda Mecânica: Precisa de um meio natural para propagar-se(não se propaga no vácuo). Ex.: corda ou onda sonora (som).

→ Onda Eletromagnética: Não necessita de um meio natural para propagar-se. Ex.: ondas de rádio ou luz.

2- Quanto à direção da vibração:

→ Ondas Transversais: São aquelas que possuem vibrações perpendiculares à direção da propagação.

#PROPAGAÇÃOVIBRAÇÃO

→ Ondas Longitudinais:

As vibrações coincidem com a direção da propagação.

3- Quanto à direção da propagação:

→ Unidimensionais: Propagam-se numa só direção. Ex.: ondas em corda.

→ Bidimensionais: Propagam-se num plano. Ex.: ondas na superfície de um lago.

→Tridimensionais: São aquelas que se propagam em todas as direções. Ex.: ondas sonoras noar atmosférico

ONDAS PERIODICAS

Denominam-se ondas periódicas as ondas geradas por fontes que executam oscilações periódicas, ou seja, que se repetem em intervalos de tempos iguais. A figura acima representa uma onda periódica se propagando em uma corda tensionada. Na sequência serão relacionados alguns importantes elementos a ela associados.

Na figura acima os pontos A e B são chamados de cristas, ou seja, as cristas são os pontos mais altos de uma onda. É importante salientar que esses pontos oscilam em concordância de fase, isto é, apresentam, a cada instante, tamanhos idênticos.

Já os pontos C e D são chamados de vales, ou seja, os vales são os pontos mais baixos da onda. Os vales, análogos às cristas, oscilam em concordância de fase. A amplitude de uma onda é a distância entre a crista e o vale da onda, ou seja, é a máxima distância que cada ponto do meio da onda apresenta em relação à sua posição de equilíbrio, seja para cima, seja para baixo.

O período (T) de uma onda nada mais é do que o intervalo de tempo para que cada ponto do meio por onde a onda se propaga execute uma oscilação completa. Já a frequência (f) de uma onda é o número de oscilações completas que cada ponto do meio no qual a onda se propaga executa, por unidade de tempo. A frequência de uma onda periódica é o inverso do seu período, ou seja:

(No SI Internacional de Unidades), a unidade de frequência é o hertz (Hz). Podemos dizer que 1 Hz = 1 s-1.

O comprimento de uma onda é representado pela distância percorrida por ela no intervalo de tempo de um período. O valor de λ corresponde exatamente à distância entre dois vales ou duas cristas consecutivas. Na figura acima podemos dizer que o comprimento de onda é a distância entre os pontos A e B e também a distância entres os pontos C e D.

FENOMENOS ONDULATORIOS

. Ondulatória é o setor da Física que estuda a geração, a propagação e a detecção de ondas, bem como as leis físicas que regem os fenômenos ondulatórios.

Em diversas situações de nosso cotidiano, podemos perce¬ber fenômenos relacionados às ondas. Percebemos a importân¬cia do conceito de onda quando, por exemplo, pensamos no funcionamento de um forno de micro-ondas; queremos desco¬brir como se dá a sintonia de uma estação de rádio ou TV; usa¬mos, em fisioterapia, um aparelho de ondas curtas; ou mesmo necessitamos nos submeter a um exame de ultrassonografia. Um exemplo facilmente observável de uma onda progressiva é a ondulação à superfície de um líquido provocada pela queda, normal à superfície, de um objeto, criando sequências de cristas e de vales no líquido (figura 2), que se deslocam ao longo da superfície do líquido.

Ondas num líquido.

O exemplo mais simples de onda progressiva é a onda harmônica periódica a 1 dimensão x, que se propaga na direcção x com velocidade v, e é matematicamente descrita pela função de onda Ψ(x,t). A função de onda depende da variável x-vt (ou x + vt se se deslocar no sentido inverso).

A variação desta função com a coordenada espacial x apenas, isto é, fixando o tempo num dado instante, por ex., t = 0 (“fotografia” da onda imobilizada).

Algumas características fundamentais da função: à altura da crista (ou profundidade do vale) chama-se amplitude, A; aos pontos onde a função tem valor nulo chamam-se nodos e à distância entre duas cristas (ou vales) consecutivas da função chama-se comprimento de onda, λ.

a representação da função de onda, agora em ordem ao tempo t apenas, ou seja, fixando a coordenada espacial num ponto x0 qualquer e observando a variação da função ao longo do tempo naquele ponto (imagine-se o sobe e desce de uma rolha num ponto fixo da superfície do líquido da figura 1).

Ao intervalo de tempo entre duas cristas (ou vales) consecutivas da função chama-se período da onda. Ao número de cristas que passa num determinado ponto numa unidade de tempo chama-se frequência de onda, ν.

Na realidade algumas das variáveis são normalmente substituídas, para facilitar a escrita de equações. Defina-se vector de onda como K = 2π/λ, e frequência angular como ω =2πν = 2πv/λ. Utilizando estas variáveis a função de onda pode ser reescrita.

Ondas estacionarias

Suponhamos que um homem cause em uma das extremidades de uma corda, uma sucessão de ondas harmônicas com amplitude a, essas ondas irão sofrer reflexão na extremidade fixa da corda, e quando voltarem vão se superpor às ondas incidentes, que continuam sendo causadas