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Mapa Ondas

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Física ondulatória

Conceitos Ondas

 

 1. Onda

Vamos exemplificar a onda com uma situação do cotidiano. Considere um lago com águas tranqüilas, e alguém começa a soltar pedrinhas na água. Se as pedrinhas são soltas em intervalos de tempo iguais, nós veremos a formação de ondulações circulares que se propagam, todas com o mesmo centro e mantendo a mesma distância entre as vizinhas. Esse é um exemplo de uma onda mecânica, que é um tipo de onda que requer um meio material para se propagar.

Se observarmos uma pequena região do lago, notaremos que a água na superfície deste local irá subir e descer enquanto a ondulação estiver passando. A água se movimenta em torno de uma certa posição, mas não viaja acompanhando a onda.

Para a existência de uma onda mecânica é necessária a existência de dois ingredientes fundamentais: um meio adequado e um agente perturbador. O meio adequado é aquele que quando perturbado pelo agente, tende a voltar para a sua posição inicial de equilíbrio.

 

2. Transporte de energia...

Numa onda existe o transporte de energia (ou informação) sem que aconteça o transporte de matéria. Se considerarmos como exemplo a propagação de onda em um meio material, a matéria de uma dada região é perturbada por uma onda e transmite essa perturbação para a matéria da região vizinha (e contígua). essa transmissão se dá para regiões vizinhas e desse modo a onda se propaga sem que exista o transporte de matéria.

 

3. Comprimento de onda

Quando uma onda está se propagando no espaço, existe uma infinidade de pontos equivalentes nessa onda. Dois pontos de máximo vizinhos são pontos equivalentes, e a distância entre esses máximos vizinhos é chamada de comprimento de onda. Em uma onda a distância entre dois pontos equivalente e vizinhos é sempre a mesma.

 

4. Distância entre dois pontos...

Quando uma onda se propaga no mar, a superfície da água adquire a forma da onda. Na animação interativa inicial deste objeto de aprendizagem, uma onda está se propagando em uma corda e ela está tomando a forma da onda. Nestas circunstâncias existem diversos pontos de máximo na corda.

A distância entre dois pontos de máximo vizinho é chamada de comprimento de onda. Essa distância é a mesma entre quaisquer dois pontos equivalentes da onda. A corda toma um formato que é uma repetição do formato em um comprimento de onda.

 

5. Velocidade de propagação

Se fixarmos a nossa atenção na movimentação de determinado ponto da onda, por exemplo um ponto de máximo, observaremos que ele se desloca com uma certa velocidade. Se observarmos um ponto de mínimo, notaremos que esse ponto se desloca com a mesma velocidade do ponto de máximo. A velocidade que determinado ponto de uma onda se desloca é chamado de velocidade de propagação da onda.

 

6. Velocidade com a qual a onda...

Quando uma onda se propaga no mar, a superfície da água adquire a forma da onda. Na animação interativa inicial deste objeto de aprendizagem, uma onda está se propagando em uma corda e ela está tomando a forma da onda. Nestas circunstâncias existem diversos pontos de máximo na corda.

A velocidade com a qual o máximo se desloca é a velocidade de propagação da onda. Na realidade, todos os pontos da onda se movem com mesma velocidade.

 

7. Movimento periódico

É um tipo de movimento que se repete em um intervalo de tempo constante chamado período.

 

8. Período

É o tempo necessário para um sistema periódico voltar a uma dada posição. O sistema periódico utiliza sempre o mesmo tempo para retornar a cada uma das suas possíveis posições.

 

9. Tempo necessário...

Quando uma onda se propaga em uma corda, o período T é o tempo necessário para que um pedaço desta corda se movimente e volte até a sua posição original. Quando você aumentar o período de uma onda, a sua freqüência f diminui de acordo com a relação f = 1/T

 

10.  Freqüência

É o inverso do período

 

11. O inverso do período...

Quando uma onda se propaga em uma corda, o período T é o tempo necessário para que um pedaço desta corda se movimente e volte até a sua posição original. Quando você aumentar o período de uma onda, a sua freqüência f diminui de acordo com a relação f = 1/T

 

12.  Movimento harmônico simples

É um caso particular de movimento periódico. O sistema oscila em torno da posição de equilíbrio, como conseqüência de uma força restauradora proporcional ao deslocamento, em relação a posição de equilíbrio.

 

13. Força restauradora...

Quando deslocamos da posição de equilíbrio (a mais baixa) um balanço de parque de diversões ele tende a voltar a sua posição original.

Quando fazemos esse deslocamento, fornecemos energia ao sistema e ele não irá parar na posição mais baixa, mas ficará oscilando em torno dela. Na medida que oscila, o atrito irá consumindo a energia fornecida e a amplitude de oscilação diminuirá até o balanço parar.

 

14.  Interface entre dois meios

Superfície que caracteriza a delimitação entre dois meios

 

15. Refração

Quando uma onda incide na superfície de separação de dois meios, parte da energia dessa onda é transmitida para o outro meio, e diz-se que a onda foi refratada. Os ângulos de incidência q1   e q2   respectivamente se relacionam através da lei de Snell:

n1 senq1 = n2 senq2

onde n1 e n2 são nos índices de refração dos meios considerados.

 

16. Parte da onda é transmitida...

Quando uma onda incide na superfície de separação entre dois meios, parte dessa energia retorna ao meio original (reflexão) e parte dessa energia é transmitida ao outro meio (refração).

Quando estamos em um quarto fechado com o som ligado, parte da energia desta onda sonora escapa e fora do quarto escutaremos um som, mesmo que de intensidade menor. Se todas as paredes do quarto forem perfeitamente rígidas e/ou absorventes não existirá transmissão perceptível para fora do quarto.

 

17. Reflexão

Quando uma onda incide na superfície de separação de dois meios, parte da energia dessa onda retorna ao meio original, e diz-se que a onda foi refletida. O ângulo de incidência q1 é igual ao ângulo de reflexão  qR.

 

18. Parte da onda retorna...

Quando uma onda incide na superfície de separação entre dois meios, parte dessa energia retorna ao meio original (reflexão) e parte dessa energia é transmitida ao outro meio (refração).

Em algumas circunstâncias nós falamos e instantes depois escutamos a nossa própria voz. Isso acontece porque a onda foi refletida na interface entre os dois meios (ar e parede) e retornou ap meio original.

 

19.  Interação entre ondas

Esse tipo de interação obedece ao princípio da superposição, e significa que os efeitos produzidos por cada onda são somados, e têm como resultado um efeito global.

 

20. Interferência

 Esse tipo de interação acontece com mais regularidade no cotidiano. Para exemplificar vamos considerar um exemplo simples dessa situação. Quando duas ondas idênticas viajam na mesma direção e sentido, elas podem interagir e o resultado dessa interação é a soma dos efeitos produzidos isoladamente por cada onda. Podemos ter desde uma interferência construtiva (situação 1 – as ondas se somam) até uma interferência destrutiva (situação 6 – as ondas se subtraem), passando por todos os casos intermediários. 

Situação 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Situação 2

Situação 3

Situação 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Situação 5

Situação 6

 

21. É a soma dos efeitos causados...

Quando duas ondas se encaminham para um dado ponto, o efeito global das duas ondas naquele ponto é a soma dos efeitos que cada uma das ondas causaria.

Em física dizemos que a interação entre duas ondas é um efeito linear, a interação de várias ondas provoca um efeito que é igual a soma dos efeitos que isoladamente cada uma das ondas provocaria.