Ondas Eletromagnéticas e Acústica - Física

1. ONDAS Profº Zé Roberto

2. 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.

3. Classificação das ondas Quanto a propagação

4. Ondas Longitudinais Classificação das ondas

5. Classificação das ondas Ondas Transversais

6. Classificação das ondas Quanto a natureza

7. Classificação das ondas Mecânicas

8. Classificação das ondas Eletromagnéticas

9. Elementos de uma onda periódica

10. Equação fundamental das ondas

11. 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  10 8 m/s. Num outro meio qualquer, a velocidade das ondas eletromagnéticas é menor que no vácuo . Obs :

12. Veloc . De um pulso em uma corda Formula de Taylor Densidade linear

13. 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

14. R eflexão Considere um pulso propagando-se ao longo de uma corda fixa numa das extremidades .

15. Reflexão Agora o pulso está se propagando numa corda, presa a uma argola que pode deslizar livremente sobre o suporte.

16. Para a luz temos Leis da reflexão

17. Refração Pulso propagando-se do meio menos denso para o meio mais denso

18. Refração Pulso propagando-se do meio mais denso para o meio menos denso .

19. 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:

20. Refração Lei de Snell-Descartes

21. difração

22. polarização Atenção: A polarização é um fenômeno característico das ondas transversais , não ocorrendo esse fenômeno com as ondas longitudinais .

23. 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 i . Lei de Malus

24. interferência

25. Dispersão da luz

26. 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.

27. Acústica

28. Faixa audível de som

29. Velocidade das ondas sonoras

30. 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.

31. Qualidades fisiológicas do som Altura Intensidade

32. Nível sonoro

33. Timbre

34. 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.

35. 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.

36. Ondas estacionárias

37. Cordas vibrantes

38. 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.

39. Tubo Aberto

40. Tubo fechado

41. Efeito Doppler É o fenômeno da alteração da freqüência de uma onda, para um observador, devido ao movimento da fonte ou do observador.

42. Cálculo da freqüência aparente

43. Interferência de ondas bi e tridimensionais

44. 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 F 1 e F 2 , que oscilam em fase , instantes antes de elas se encontrarem.

45. Interferência de ondas bi e tridimensionais Quando as ondas produzidas por F 1 e F 2 se superpõem na superfície da água, origina-se uma figura de interferência com certas características especiais.

46. 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.

47. 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.    

48. Interferência luminosa