1 ONDULATÓRIA Entender o comportamento das ondas é

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ONDULATÓRIA
Entender o comportamento das ondas é fundamental para entender boa parte da natureza
que nos cerca, uma vez que, muito dos fenômenos que nos cercam, tem comportamento
ondulatório. Por exemplo: Para nos comunicarmos utilizamos ondas eletromagnéticas(luz),
para enchergar e sermos vistos e ondas sonoras, para falar e escutar, logo sem as ondas nossa
vida seria totalmente diferente.
ONDA: é uma perturbação que se propaga em um meio, e tem como principal característica o
fato de transferir energia sem transportar matéria.
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ELEMENTOS DE UMA ONDA: são as características mais importantes que definem e
diferenciam as ondas.
Crista: Ponto mais “alto” da onda;
Vale: Parte mais “baixa” da onda;
Amplitude: distância entre a linha que divide a onda simétricamente, representada pela linha
tracejada, e a crista ou entre essa linha e o vale;
Comprimento de onda: é a distância entre dois vales, duas cristas, ou entre um ponto qualquer
da onda e outro onde a mesma começa a “se repetir”, é representado pela letra grega .
Frequência: é o número de oscilações que ocorrem em um segundo.
Período: é o tempo para ocorrer uma onda.
VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DE UM PULSO TRANSVERSAL EM MEIO UNIDIMENSIONAL:
quando uma onda se propaga em uma corda ela terá a seguinte velocidade:
√
√
µ é a densidade linear da corda, m é a massa da corda e L é o comprimento da mesma.
`
Um exemplo prático de onda em corda é facilmente observado em um violão, que tem 6 delas.
Todas são tensionadas nas extremidades do braço do instrumento, e por terem densidades
diferentes, terão velocidades diferentes quando tencionadas com a mesma força.
A velocidade de uma onda pode ser calculada também a partir de sua frequência(f) e
comprimento de onda:
[v]=m/s, utilizando frequência em hertz e o em metros.
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REFLEXÃO DE UM PULSO EM UMA CORDA: assim como a luz, onda tridimensional, o pulso em
uma corda também sofre reflexão. Porém, nesse caso, a reflexão vai depender da extremidade
da corda.
REFLEXÃO DE UM PULSO COM EXTREMIDADE FIXA: a reflexão na extremidade fixa acontece
basicamente por ação e reação e por isso sofre uma reflexão com inversão de fase.
REFLEXÃO DE UM PULSO COM EXTREMIDADE LIVRE: com a liberdade durante a reflexão o
pulso volta com a mesma fase, ou seja, uma reflexão sem inversão de fase.`
REFRAÇÃO DE UMA ONDA UNIDENSIONAL EM UMA CORDA: quando um pulso muda de
corda, ou seja, passa para uma corda com uma densidade linear diferente(µ), ocorrerá uma
refração, da mesma forma como estudamos com a luz.
Como as cordas têm inércias diferentes, a corda
formada após a refração mudará: sua
velocidade e comprimento de onda( )
enquanto sua frequência se mantém constante.
Após a mudança de meio, o pulso será refletido,
e o tipo de reflexão vai depender do sentido do
pulso:
 Da corda mais leve para a mais pesada:
o pulso será refletido com inversão de fase (µA< µB);
 Da corda mais pesada para a corda mais leve: o pulso refletido não mudará de fase
(µA> µB).
FENÔMENOS ONDULATÓRIOS
O que veremos agora é mais abrangente dos que os casos anteriores que se referiam apenas a
ondas unidimensionais, especialmente aquelas que se propagam em cordas.
Durante a propagação, a onda poderá sofrer algumas mudanças, a depender dos obstáculos e
meios que atravessar.
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REFLEXÃO DE ONDAS: como já estudamos durante a óptica geométrica, a reflexão que
acontece com a luz, ocorre da mesma forma com todas as outras ondas. Ao encontrar uma
superfície que sirva de espelho, o que vai depender da onda e do material*, a onda é refletida
e forma, na sua emergência(saída), o mesmo ângulo formado, com a reta normal ao espelho,
que formou durante sua incidência no espelho.
FIGURA REFLR.
REFRAÇÃO DE ONDAS: Ao mudar de meio material a onda sofrerá uma mudança em sua
velocidade e consequentemente em seu comprimento de onda, a essa mudança damos o
nome de refração, exatamente como visto com os pulsos. Como agora não nos restringiremos
a ondas unidimensionais, poderemos aprofundar alguns detalhes desse fenômeno.
Um exemplo muito importante de refração ocorre nas ondas que se propagam na água ao
passar de uma região mais profunda para outra mais rasa, ou vice-versa. Como essas ondas se
propagam mais rapidamente em àguas mais profundas, elas sofrerão refração ao chegar a um
local com profundidade diferente.
Esse é um dos fenômenos responsáveis pela formação das ondas do mar.
De uma forma geral, ao se refratarem as ondas terão suas características descritas pela lei de
Snell-Descartes, exatamente como vimos anteriormente na óptica.
É sempre bom lembrar: a frequência depende apenas da fonte, logo se mantêm constante
durante a refração.
DIFRAÇÃO DE ONDAS: quando as ondas se deparam com um obstáculo elas poderão ter sua
propagação limitada por ele ou contornar o mesmo, caso a onda consiga contornar o
obstáculo e formar novas frentes de onda ela sofrerá uma difração. O que define o que
acontecerá com a onda é a relação entre o comprimento de onda e o obstáculo ou fenda:
O FENÔMENO DA DIFRAÇÃO É NÍTIDO APENAS QUANDO O OBSTÁCULO TIVER A MESMA
ORDEM DE GRANDEZA DO COMPRIMENTO DA ONDA INCIDENTE.
No som isso é facilmente perceptível pois seus comprimentos de onda vão de 2 cm a 20m,
logo, coincide com muitos obstáculos cotidianos, como vão de portas e buracos em muros.
A luz visível também sofre difração, porém como seu comprimento de onda é muito pequeno,
da ordem de
metros, sua percepção é dificultada.
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POLARIZAÇÃO DE ONDAS: uma onda pode oscilar em mais de uma direção de forma
simultânea, horizontal e verticalmente, por exemplo, quando isso
ocorre, podemos classifica-lá como uma onda não polarizada ou onda
natural. Observe que para ser não polarizada a onda deve ter mais de
uma direção de vibração, logo as ondas longitudinais não se incluem
nesse grupo.
Uma onda natural, através da polarização, poderá ter sua vibração
restringida a apenas uma direção, similarmente a
uma filtração, antes são várias vibrações, após o
polarizador a onda passa a ter apenas a vibrar em
uma direção, aquela que o polarizador permitir
passar por ele.
Um detalhe muito importante : apenas ondas
transversais pode ser polarizadas.
Os polarizadores, ou “filtros”, são comumente
chamados de polaroides. A polarização da luz é
muito visível e importante, pois, durante uma
polarização é possível diminuir significativamente o brilho de um feixe luminoso, um exemplo
importante são os óculos escuros, que quando devidamente fabricados, irão eliminar os raios
ultra-violeta* através da polarização, outro caso comum são as vitrines, que polarizadas
diminuem a reflexão externa e aumenta a visibilidade da loja para um observador que está
fora da mesa.
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