• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
New microsoft office word document (3)
 

New microsoft office word document (3)

on

  • 455 views

 

Statistics

Views

Total Views
455
Views on SlideShare
455
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
0
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    New microsoft office word document (3) New microsoft office word document (3) Document Transcript

    • Ondas mecanicas: Sãoperturbações que precisam de um meiomaterial elástico para se propagarem, eatravés desse meio transpota energia equantidade de movimento. Como exemplode ondas mecânicas temos ondas emcordas e o Som. Para os seres humanos apercepção de uma onda sonora depende,basicamente da freqüência e daintensidade do som essa ondas sãoproduzidas por corpos oscilantes. Oouvido humano só é capaz de perceberondas sonoras entre 20 Hz e 20.000 Hz.As ondas eletromagnéticas nãonecessitam de meio material para sepropagarem, se propagam também no vácuo.É o caso das lâmpadas fluorescentes.As cordas vocais, as cordas da guitarra,a membrana do tambor ao seremperturbados, isto é, ao serem acionadosemitem sons, os quais atingem nossostímpanos fazendo-os vibrar, captandoessas freqüencias.Classificação das ondasUma onda é um movimento causado por uma perturbação, e esta se propagaatravés de um meio.Um exemplo de onda é tido quando joga-se uma pedra em um lago de águascalmas, onde o impactocausará uma perturbação na água, fazendo com que ondascirculares se propagem pela superfície da água.Também existem ondas que não podemos observar a olho nu, como, por exemplo,ondas de rádio, ondas de televisão, ondas ultra-violeta e microondas.
    • Além destas, existem alguns tipos de ondas que conhecemos bem, mas que nãoidentificamos normalmente, como a luz e o som.Mas o que elas têm em comum é que todas são energias propagadas através de um meio, eeste meio não acompanha a propagação.Conforme sua natureza as ondas são classificadas em: Ondas Mecânicas: são ondas que necessitam de um meio material para se propagar, ou seja, sua propagação envolve o transporte de energia cinética e potencial e depende da elasticidade do meio. Por isto não é capaz de propagar-se no vácuo. Alguns exemplos são os que acontecem em molas e cordas, sons e em superfícies de líquidos. Ondas Eletromagnéticas: são ondas geradas por cargas elétricas oscilantes e sua propagação não depende do meio em que se encontram, podendo propagar-se no vácuo e em determinados meios materiais. Alguns exemplos são as ondas de rádio, de radar, os raios x e as microondas.Todas as ondas eletromagnéticas tem em comum a sua velocidade de propagaçãono vácuo, próxima a 300000km/s, que é equivalente a 1080000000km/h.Quanto a direção de propagação as ondas são classificadas como: Unidimensionais: que se propagam em apenas uma direção, como as ondas em cordas e molas esticadas; Bidimensionais: são aquelas que se propagam por uma superfície, como as água em um lago quando se joga uma pedra; Tridimensionais: são capazes de se propagar em todas as dimensões, como a luz e o som.Quanto à direção da vibração as ondas podem ser classificadas como: Transversais: são as que são causadas por vibrações perpendiculares à propagação da onda, como, por exemplo, em uma corda:Longitudinais: são ondas causadas por vibrações com mesma direção da propagação, comoas ondas sonoras.Componentes de uma ondaUma onda é formada por alguns componentes básicos que são:
    • Sendo A a amplitude da onda.É denominado comprimento da onda, e expresso pela letra grega lambida (λ), adistância entre duas cristas ou dois vales consecutivos.Chamamos período da onda (T) o tempo decorrido até que duas cristas ou doisvales consecutivos passem por um ponto e freqüência da onda (f) o número decristas ou vales consecutivos que passam por um mesmo ponto, em umadeterminada unidade de tempo.Portanto, o período e a freqüência são relacionados por:A unidade internacionalmente utilizada para a freqüência é Hertz (Hz) sendo que1Hz equivale à passagem de uma crista ou de um vale em 1 segundo.Para o estudo de ondas bidimensionais e tridimensionais são necessários osconceitos de: frente de onda: é a fronteira da região ainda não atingida pela onda com a região já atingida; raio de onda: é possível definir como o raio de onda a linha que parte da fonte e é perpendicular às frentes de onda, indicando a direção e o sentido de propagação.Velocidade de propagação das ondasComo não transportam matéria em seu movimento, é previsível que as ondas sedesloquem com velocidade contínua, logo estas devem ter um deslocamento quevalide a expressão:
    • Que é comum aos movimentos uniformes, mas conhecendo a estrutura de umaonda:Podemos fazer que ΔS=λ e que Δt=TAssim:Sendo esta a equação fundamental da Ondulatória, já que é valida para todosos tipos de onda.É comum utilizar-se frequências na ordem de kHz (1quilohertz = 1000Hz) e de MHz(1megahertz = 1000000Hz)Exemplo:(1) Qual a frequência de ondas, se a velocidade desta onde é de 195m/s, e o seucomprimento de onda é de 1cm?1cm=0,01m Reflexão de ondas: É o fenômeno que ocorre quando uma onda incide sobre umobstáculo e retorna ao meio de propagação, mantendo as características da ondaincidente.
    • Independente do tipo de onda, o módulo da sua velocidade permanece inalteradoapós a reflexão, já que ela continua propagando-se no mesmo meio.Reflexão em ondas unidimensionaisEsta análise deve ser dividida oscilações com extremidade fixa e com extremidadelivre:Com extremidade fixa: Quando um pulso (meia-onda) é gerado, faz cada ponto dacorda subir e depois voltar a posição original, no entanto, ao atingir umaextremidade fixa, como uma parede, a força aplicada nela, pelo princípio da ação ereação, reage sobre a corda, causando um movimento na direção da aplicação dopulso, com um sentido inverso, gerando um pulso refletido. Assim como mostra afigura abaixo:Para este caso costuma-se dizer que há inversão de fase já que o pulso refletidoexecuta o movimento contrário ao do pulso incidente.Com extremidade livre:Considerando uma corda presa por um anel a uma haste idealizada, portanto sematrito.Ao atingir o anel, o movimento é continuado, embora não haja deslocamento nosentido do pulso, apenas no sentido perpendicular a este. Então o pulso é refletidoem direção da aplicação, mas com sentido inverso. Como mostra a figura:
    • Para estes casos não há inversão de fase, já que o pulso refletido executa o mesmomovimento do pulso incidente, apenas com sentido contrário.É possível obter-se a extremidade livre, amarrando-se a corda a um barbante muitoleve, flexível e inextensível.Reflexão de ondas bidimensionaisQuando uma frente de onda, propagando-se em superfície líquida, incide sobre umobstáculo, cada ponto da frente reflete-se, então é possível representá-las por seusraios de onda.A reflexão dos raios de onda é regida por duas leis da reflexão, que sãoapresentadas como: 1ª Lei da Reflexão: O raio incidente, o raio refletido e a reta perpendicular à superfície refletora no ponto de incidência estão contidos sempre no mesmo plano; 2ª Lei da Reflexão: Os ângulos formados entre o raio incidente e a reta perpendicular e entre o raio refletido e a reta perpendicular têm sempre a mesma medida. Assim:
    • Como afirma a 2ª Lei, os ângulos têm valor igual, portanto:Então pode-se imaginar que a reflexão das ondas aconteça como se fosse refletidaem um espelho posto perpendicularmente ao ponto de incidência.Considere a reflexão de ondas circulares:Refração de ondasÉ o fenômeno que ocorre quando uma onda passa de um meio para outro decaracterísticas distintas, tendo sua direção desviada.Independente de cada onda, sua frequência não é alterada na refração, no entanto,a velocidade e o comprimento de onda podem se modificar.Através da refração é possíveis explicar inúmeros efeitos, como o arco-íris, a cor docéu no pôr-do-sol e a construção de aparelhos astronômicos.A refração de ondas obedece duas leis que são: 1ª Lei da Refração: O raio incidente, a reta perpendicular à fronteira no ponto de incidência e o raio refratado estão contidos no mesmo plano. Lei de Snell: Esta lei relaciona os ângulos, as velocidades e os comprimentos de onda de incidência de refração, sendo matematicamente expressa por:
    • Aplicando a lei:Conforme indicado na figura:Como exemplos da refração, podem ser usadas ondas propagando-se na superfíciede um líquido e passando por duas regiões distintas. É possível verificarexperimentalmente que a velocidade de propagação nas superfícies de líquidospode ser alterada modificando-se a profundidade deste local. As ondas diminuem omódulo de velocidade ao se diminuir a profundidade.Propriedades das ondasperíodo e frequênciaProporcionando uma analogia de uma onda com um sistema massa-mola, é visto que,desprezando os atritos sobre o ponto-material, a matéria presa à mola realiza um movimento de
    • "vai e vem", oscilando em torno de um ponto de equilíbrio, considerando que exista uma retaorientada para a direita, sendo o ponto central dessa reta o ponto de equilíbrio(ponto O), asextremidades da reta indicam a amplitude máxima de oscilação(-a e +a) - veja a figura Fig.2desta página. A matéria partindo do ponto -a, entra em movimento por razão da força elásticaproduzida pela mola e atinge o ponto +a, passando pelo ponto O, em um tempo igual a t, pormotivo, novamente, da força elástica a matéria tende a voltar para o ponto de equilíbrio e porconsequência da quantidade de movimento imprimida à mesma, esta atinge o ponto -a, voltandoao ponto de origem em um tempo também igual a t; é perceptível que o fenômeno irá se repetir,então se baseando na definição genérica de período(tempo necessário para que um fenômeno serepita), o período T será igual a 2t, expressando matematicamente, para este exemplo, temos:T = 2t.Fig.2 - Sistema massa-molaPor meio de uma simples regra de três é possível chegar-se à fórmula genérica dafrequência; para monta-lá, primeiramente considere que a matéria oscilante voltaao seu ponto de origem depois de T = 1s(um segundo), ou seja, o tempo para quese inicie um novo ciclo é igual a 1s, para que se realize tal número de ciclos emuma unidade de tempo temos a frequência. Logo:Ts 11s fEntão conhecendo-se o período de uma onda, é conhecida também sua frequência,pois o período é o inverso da frequência e vice-versa.Para calcular o período de um M.H.S(Movimento harmônico simples), é necessárioque se tenha um conhecimento prévio sobre o ramo da física: mecânicaclássica(Movimento circular uniforme/M.C.U, as três Leis de Newton, e forçaelástica/Lei de Hooke). Basicamente, a fórmula do período pra o M.H.S pode serdeduzida a partir de duas fórmulas provenientes da mecânica, a da 2º Lei de
    • Newton(F = m.a) e a do pulso ou frequência angular(ω = 2π/T). Sabendo-se que aaceleração de uma matéria que oscila em um sistema massa-mola é igual a α =x, substituindo-o na fórmula de Newton, temos: F = m. x, m e ω são duasgrandezas constantes no estudo do M.H.S, logo pode ser expresso assim: K = m. Isolando-se e tirando-se o expoente do ω, temos: ω = √K/m. Sabendo-se que aexpressão matemática da frequência angular(ou pulso) é: entãosubstituindo nela o ω por √K/m, temos: √K/m = 2π/T, invertendo as frações paraque o período(T) fique no numerador temos: √m/K = T/2π, isolando o T acha-se afórmula do período pra um M.H.S: T = 2π.√m/K. O período é dado emsegundos(s), e a frequência em ciclos por segundo(c/s) ou em hertz(Hz),1Hz =1c/s, em homenagem ao célebre físico Rudolf Hertz. Obs.: Aqui foi demonstrado,também, a fórmula do período pra um M.H.S, pois será uma ferramenta importantepara os estudos dos comportamentos físicos das ondas.Comprimento de ondaA grandeza física: comprimento de onda, é representado por lambda (λ). Ocomprimento de onda é exatamente, a distância entre uma crista(ponto cume daonda) e outra consecutiva, ou entre dois vales(ponto inferior da onda)consecutivos. Um detalhe importante é que o comprimento de onda pode ainda sera distância entre dois pontos consecutivos da onda e que estão em concordância defase(estão se dirigindo ao pico da onda ou ao vale juntos). O comprimento de ondaé medido em metros(m).Fórmula universal da velocidade da ondaCom base nas contribuições feitas pelo físico Inglês Isaac Newton para a mecânicaclássica, temos a fórmula da velocidade: V = ΔS/Δt, mediante a esta fórmula épossível chegar à fórmula universal da velocidade da onda. Imaginemos uma onda,esta tem uma forma cossenoidal, a distância entre uma crista e outra consecutivavale um comprimento de onda(1λ), a distância que o "ponto atrás do da frente"percorrerá para que chegue a posição que o da "frente" se encontrava no instanteinicial, vale um comprimento de onda, logo ΔS = λ; e o tempo necessário pra queisso seja fato, vale um período(1T), logo Δt = T. A fórmula da velocidade deNewton fica assim representada: como o período é o inverso dafrequência(T = 1/f), então: esta é a fórmula que pode ser usada paraqualquer espécie de onda(acústica, luminosa, do mar, etc). A velocidade da onda édado em metros por segundo(m/s).Intensidade de uma onda
    • No campo da acústica, a intensidade é uma das qualidades do som(as outras sãotimbre e altura). Na física, como o todo, intensidade(I) é a razão entre potência,dado em watts(W) ou Joules por segundo(j/s) em homenagem ao matemático emecânico James Watt - o joule (medida de energia) é em homenagem ao físicoJames Prescott Joule - e área, dado em metros quadrados( ), ou seja; watts pormetro quadrado(w/ ). Então a intensidade de uma onda pode ser medido a partirda determinação da energia(onda) fornecida por uma fonte, incidida em uma dadaárea em um determinado tempo; um exemplo prático disso é visto no dia-a-dia,quando colocamos um rádio pra tocar em um certo volume(o aumento do volumede um som é proveniente do aumento da amplitude de oscilação da onda acústica),e nos aproximamos da fonte(rádio) percebemos uma intensidade sonora tal, ao nosafastarmos percebemos que a intensidade diminui, a explicação pra isto é quequando estamos próximos da fonte sonora a área do ouvido externo recebe maisondas acústicas, e quando estamos afastados recebe menos destas ondas. Aintensidade de uma onda acústica, pode ser comparada com a mínima intensidadeaudível pelo homem (aproximadamente ), à essa relação denomina-se nívelsonoro, este é expresso mediante a uma função logarítmica: O beta( ) é dado em bel(B) - em homenagem ao inventor do telefone Alexander GrahamBell - ou como é comumente usado no dia-a-dia decibel(dB), sendo 1B = 10dB.Observações: Todas as grandezas físicas estão no S.I. (Sistema Internacional deUnidades).