Transcript F2 Aula 8 Ondulatória tipos e características das ondas

Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista
Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE
Bacharelado em Engenharia Elétrica
Aula 8
Ondulatória: tipos e características
das ondas
Física Geral e Experimental II
Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti
IPAUSSU-SP
2012
Ondulatória
É o estudo das ondas mecânicas e eletromagnéticas dentro da Física. Para
termos uma idéia da gama de aplicações e tecnologias que envolvem ondulatória,
vamos observar as informações abaixo:
Ondulatória
Estuda a propagação de perturbações nos meios
contínuos. O tipo do meio, bem como a espécie da perturbação,
podem ser muito variados.
No caso das ondas superficiais, o meio é um líquido; a
perturbação consiste no deslocamento das partículas de sua
posição de equilíbrio.
Para as ondas sonoras o meio é um material sólido,
líquido ou gasoso; a perturbação provém do aparecimento de
um estado de superpressão local.
No caso das ondas eletromagnéticas (luz, ondas de
rádio) não é necessário nenhum meio material. A perturbação
consiste na criação de campos elétricos (magnéticos).
Tipos de Ondas
Mecânicas
• Necessitam de um meio material para se propagar.
• Ex: onda no mar, sonora, na corda, sísmicas.
Eletromagnéticas
• Não necessitam de um meio material para se propagar.
• Ex: luz, ultravioleta, infravermelho, rádio, TV, microondas, ...
De Matéria
• São criadas em laboratório, formadas por partículas
elementares.
• Ex: de elétrons, de prótons, de neutrôns,...
Ondas Transversais e Longitudinais
Transversais
• Direção de propagação é
perpendicular à direção
da perturbação.
Longitudinais
Ondas
Transversais e
Longitudinais
• Direção de propagação é
paralela à direção da
perturbação.
As ondas sísmicas são ondas que se propagam tanto no interior como na
superfície da Terra. As estações sismológicas são montadas principalmente para
registrar as ondas sísmicas geradas por terremotos, mas registram também as ondas
sísmicas liberadas por qualquer grande liberação de energia. Quando ondas sísmicas
passam por uma estação, fazem a pena de um registrador oscilar, desenhando um
gráfico correspondente. A figura abaixo mostra o registro do misterioso acidente com
o submarino russo Kursk em agosto de 2000. As primeiras oscilações foram de
pequena amplitude. Oscilações muito mais fortes começaram cerca de 134s depois.
Os analistas concluíram que as primeiras ondas sísmicas foram geradas por
uma explosão, possivelmente de um torpedo que não chegou a ser lançado. A
explosão provavelmente abriu uma fenda no casco, provocou um incêndio e fez o
submarino afundar.
As ondas sísmicas posteriores, muito mais
fortes, foram geradas depois que o submarino
afundou e vários mísseis explodiram. Essas
ondas mais fortes chegaram às estações
sismológicas como pulsos separados por um
intervalo de tempo de cerca de 0,11s. Qual era
a profundidade D do local onde o submarino
afundou? Dado: vondaágua  1500m / s
vondaágua  1500m / s
Um pulso do sismógrafo
desce e sobe em 0,11s.
Portanto, percorre uma
distância D na descida e D na
subida em 0,11s.
x
vpulso 
t
2.D
1500 
0,11
1500.0,11
D
2
D  82,5m
Para descrever uma onda periódica, precisamos de
uma função que represente a forma de onda.
A função seno representa uma onda periódica senoidal:
y  yMÁX .sen(.t   )

CRISTAS

VALES
O comprimento de onda () é a distância, em linha reta, entre
duas cristas ou entre dois vales de uma onda. (Unidade de medida no SI:
metro - m)
A frequência (f) é a quantidade de oscilações completas por
segundo que a onda possui. (Unidade de medida no SI: Hertz – Hz)

T
T

A amplitude (A) é a distância entre o eixo horizontal e a crista
ou o vale da onda. (Unidade de medida: metro – m)
O período (T) é o tempo necessário para que a onda complete
uma oscilação. (Unidade de medida: segundo – s)
1
A velocidade (v) é constante, dada por:
x 
v

t T
v

T
Frequência
v  . f
f 
T
A frequêcia angular () é a quantidade de radianos de arco de
circunferência percorridos a cada segundo. (Unidade de medida:
radianos por segundo – rad/s).
1 volta
2.


tempode uma volta T
2.

T
1
  2. .
T
  2. . f
(Halliday, p.141) Uma onda possui frequência angular
110rad/s e um comprimento de onda de 1,8m. Determine
(a) a frequência, (b) a velocidade da onda e (c) o período.
a )  2. . f
110  2. . f
110
f 
2.
f  17,51Hz
b )v   . f
v  1,8.17,51
v  31,51m / s
1
c)T 
f
1
T
17,51
T  0,05712s
T  57,12m s
O gráfico abaixo representa uma onda que se propaga
com velocidade igual a 300m/s.
c)
Determine:
a)
a) a amplitude da onda;
b) o comprimento de onda;
c) a frequência;
b)
d) o período.
d)