Módulo 06
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Ondulatória
Ondas: Perturbações (vibrações) que se propagam transportando energia.
Não transporta matéria.
Classificação :
Mecânicas: matéria vibrando em meios materiais.
Ex.: Ondas do mar, som,
ondas em cordas, ...
Eletromagnéticas:Vibração de cargas elétricas em meios materiais e Vácuo.
Ex.: Luz, ondas de rádio, raios Ultravioleta, infravermelho,...
http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/radio-waves
λ :Comprimento de Onda
1Ciclod = λ
Δt = T
fTTt
dv .1.
Fenômenos Ondulatórioshttp://educar.sc.usp.br/otica/cuba.html
http://webphysics.ph.msstate.edu/javamirror/ntnujava/waveInterference/waveInterference.html
http://www.acervodigital.unesp.br/browse?layout.style=default&type=author&value=Projeto+Acessa+F%C3%ADsica+-+Instituto+Brasileiro+de+Educa%C3%A7%C3%A3o+e+Tecnologia+de+Forma%C3%A7%C3%A3o+a+Dist%C3%A2ncia+-+IBTF
Reflexão• Extremidade Fixa-Com inversão de Fase
• Extremidade Livre-Sem inversão de Fase
Cordas de diferentes densidades
Menos densa para a mais.COM inversão de fase
Mais densa para a menos.
SEM inversão de fase A Refração não altera a fase
nem a frequência.
Velocidade
depende apenas das propriedades do meio.(1) Propriedade elástica: F – tensão (2) Propriedade inercial: – densidade linear
F v
:
( );( )
Taylor
F Massa kgvComprimento m
Refração
2 1 1
1 2 2
n vsenisenr n v
Índice de Refração Absoluto (n)Índice de Refração Absoluto (n)
vcn
c: vel. da luz no vácuo(c = 3.108m/s)v: vel. da luz no meiov: vel. da luz no meio
vv n n (mais refringente é o meio) (mais refringente é o meio) vv n n (menos refringente é o meio) (menos refringente é o meio)
Atenção: Mecânicas + denso + velocidade. Eletromagnéticas + denso - velocidade.
Interferência• Frequências iguais.
14
Construtiva
Destrutiva
2005/10 Fábio B Santana - Mestre em Física - Mecânica Quântica Relativística 17
2x n
Para nPar I.C.
Ímpar I.D.Fontes em Fase
Para nÍmpar I.C.
Par I.D.Fontes em Oposição Fase
O Experimento de Young
A luz difratada na fenda S1 interfere com a difratada em S2.
A imagem formada apresenta regiões claras e escuras (franjas): interferência
Batimento• frequências próximas;• Ondas fora de fase;• A onda resultante :
amplitude e frequência variáveis.
Define-se como frequência de batimento fbatimento = | f1 − f2|.
DifraçãoObstáculo com dimensões semelhantes ao seu comprimento de onda: ~ d
Polarização • quando o meio vibra em uma única direção.
Somente as ondas transversais podem
ser polarizadas
24
RessonânciaA frequência da onda é semelhante a frequência natural de oscilação do objeto; A onda transfere energia para o corpo, fazendo-o oscilar.
Colapso da Ponte de TacomaUSA (1940)
Simulações de ondas: interferência
Cuba de água:http://www.youtube.com/watch?v=5PmnaPvAvQY&feature=related
Difração da luz:http://www.youtube.com/watch?v=gAKGCtOi_4o&feature=relatedRessonância:Taça http://www.youtube.com/watch?v=qy1c5_vYTVo&feature=relatedTacoma:http://www.youtube.com/watch?v=dvRHK4yA8rc
Batimentos:http://www.youtube.com/watch?v=UitcHO8PYt8&playnext=1&list=PLBF15308D9EBEFEAE
“A imaginação é mais importante que a ciência, porque a ciência é limitada,
ao passo que a imaginação
abrange o mundo inteiro.
- Albert Einstein
Harmônicos nas cordasPrimeiro Harmônico ou Frequência Fundamental.
ll 22 1
1
lvfvffv
21
11
Segundo Harmônico.
22
22ll
lvfl
vfvf
22
22 22
22
Terceiro Harmônico.
32
23
33 ll
lvfl
vvf
23
32 3
33
Harmônicos nas cordas
lvnfn
2 1. fnfn
Tubo AbertoTubo Aberto
L 1 /2
12
21
1
1
L
L
L
2 /2
2 /2
22
22
2
2
L
L
L
3 /2
3 /2
3 /2
32
23
3
3
L
L
nL
n
2
LVnf
Vf
n
2
1fnfn
Tubo FechadoTubo Fechado
L 1 /4
14
41
1
1
L
L
L
3 /4
3 /4
34
43
3
3
L
L
3 /4 L
5 /4
5 /4
5 /4
54
45
5
5
L
L
5 /4
5 /4
nL
n
4
LVnf
Vf
n
4
1fnfn
No tubo fechado, obtêm-se freqüências naturais apenas dos harmônicos ímpares.
Som
Altura (ou tom)
Som alto (agudo) – alta frequência.
Som baixo (grave) – baixa frequência.
agudo
grave
Ouvido humano
20 Hz 20.000 Hz
Som AudívelInfra-som Ultra-Som
Intensidade (Volume)
• É a qualidade que diferencia sons fracos e fortes.
• Intensidade sonora é a potência sonora por unidade de área1.
• A intensidade mínima da audição é, geralmente,
• I0 = 10-12 W/m2.
FRACO
FORTE
O Timbre do SomQualidade que permite diferenciar duas ondas sonoras de mesma altura e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas.O timbre está relacionado à forma da onda emitida pelo instrumento.
Diapasão
Flauta
Violino
Voz (letra a)
Clarineta
Nível sonoro• É a relação entre a
intensidade do som ouvido pela intensidade mínima.
• decibel (dB)• Limiar da audição:
I0 = 10-12 W/m2
0
10 log ISI
EFEITO DOPPLERQuando uma
fonte se aproxima ou se afasta de um observador a frequência recebida não será igual a frequência real da fonte.
Observador(VO) +-
Fonte(VF)+-
frequência aparente
frequência da Fonte
(Real)F
o
F
O
v velocidade do somv velocidade do observ
f
percebida pelo ouvi
adorv velocidad
nte
f
e da fonte
Efeito Doppler-Fizeau : fonte parada
Efeito Doppler-Fizeau : fonte em movimento
Efeito Doppler-Fizeau : veloc. = veloc. som
Efeito Doppler-Fizeau : veloc. maior veloc. som
Quebra da barreira do som - Boom Acústico :
Ao se ultrapassar a barreira do som, é gerada uma onda de pressão sonora de alta intensidade, semelhante ao som de uma grande explosão. Se ocorrer próximo a cidades, pode ocasionar quebra de vidraças e telhas das residências.
Quebra da barreira do som - Boom Acústico :
Quebra da barreira do som - Boom Acústico :