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Ciências da Natureza e suas Tecnologias - FÍSICA
Ensino Médio, 2ª Série
Ondulatória: comprimento, frequência, amplitude e período de uma onda
Física , 2º AnoONDULATÓRIA
A onda é somente energia, pois ela só faz a transferência de energia cinética da fonte para o meio.
A definição de onda é qualquer perturbação (pulso) que se propaga em um meio. Ex: uma pedra jogada em uma piscina (a fonte), provocará ondas na água, pois houve uma perturbação (1).
Imag
em: R
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r Zen
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Fre
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tion
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nse.
Física , 2º AnoONDULATÓRIA
Vamos supor que uma pessoa segure uma das extremidades de uma corda e que essa pessoa passe a fazer movimentos para cima e para baixo com a sua mão.(2)
Imagem: CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Física , 2º AnoONDULATÓRIA
Os movimentos da mão da pessoa irão provocar uma sucessão de ondas senoidais que passarão pela corda com velocidade de intensidade V, conforme a ilustração abaixo: (3)
Direção de propagação
Direção de vibração
vImagem: CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Física , 2º AnoEQUAÇÃO DA VELOCIDADE DE UMA ONDA
tSV
TV
v = velocidade da ondaΔS = distância percorridaΔt = intervalo de tempo
λ = comprimento de uma onda sonora ou onda electromagnéticaT = período da onda
A velocidade de uma onda pode, portanto, ser calculada com a seguinte fórmula: (3)
Física , 2º AnoPERÍODO DE UMA ONDA
PERÍODO (T)• O intervalo de tempo que é necessário para que
um ponto vibrante percorrer um ciclo completo. (3)
PERIÓDO
ALTERNAÇÃOPOSITIVA
AMPLITUDE
ALTERNAÇÃONEGATIVA
EIXOTEMPO
UM SEGUNDO
Física , 2º AnoFREQUÊNCIA DE UMA ONDA
FREQUÊNCIA (f)• O número de ciclos feitos por um ponto
vibrante na unidade de tempo. (3)
1 2 3
Física , 2º AnoONDAS PERIÓDICAS
Comprimento deOnda grande
AmplitudeA1
AmplitudeA2
AmplitudeA3
Frequênciabaixa
Frequênciaalta
Frequênciaalta
V1
V2
V2
λ2
λ1
λ1 > λ2 , V1<v2 A1>A2
Física , 2º AnoEQUAÇÃO DA FREQUÊNCIA E PERÍODO
EQUAÇÃO DA FREQUÊNCIA E PERÍODO F=1/T
F(Hz)- Frequência em HertzT(s)- Tempo em segundo
Uma revolução ou execução por segundo corresponde assim a 1 Hertz.
Física , 2º AnoAMPLITUDE DAS ONDAS
AMPLITUDE (A)
• É a distância de uma crista ou um vale ao nível de equilíbrio.
Amplitude Amplitude
Amplitude
Y
0 X
Física , 2º AnoINTENSIDADE DO SOM
• Quanto maior a amplitude da onda sonora, maior a intensidade do som.
• Está relacionada com a amplitude da onda sonora.
AA
A’t
SOM FORTE
SOM FRACO
Física , 2º AnoALTA E BAIXA FREQUÊNCIA
• O som alto ou agudo corresponde a uma maior frequência ao contrário de som baixo ou grave.(4)
Frequência baixa – som grave
Frequência alta – som agudo
Física , 2º Ano COMPRIMENTO DE ONDA (λ)
Comprimento da onda
• Na onda, é a distância que a perturbação percorre durante um período.
Física , 2º AnoEQUAÇÃO DO COMPRIMENTO DE ONDA
• O comprimento de onda eletromagnética é igual à velocidade da onda dividida pela frequência da onda.
C = Velocidade da luz f = Frequênciaλ = Comprimento de onda (5)
λ = c/f
Física , 2º AnoGRANDEZAS DAS ONDAS
• λ = comprimento de onda, de onda sonora ou onda eletromagnética;
• c = velocidade da luz no vácuo = 299.792,458 km/s ~ 300.000 km/s = 300.000.000 m/s
• v = velocidade do som no ar = 343 m/s a 20 °C (68 °F);
• f = frequência da onda 1/s = Hz. • Ouve-se de 20 a 20.000 Hz (5).
Física , 2ª AnoELEMENTOS DAS ONDAS
Elementos de uma Onda
vale vale
cristacristaλ
λ
Física , 2º AnoELEMENTOS DAS ONDAS
Construtiva:Construtiva:Crista+Crista Crista+Crista ououVale+Vale Vale+Vale → → AARR= A= A11++ A A22
Destrutiva:Destrutiva: Crista+Vale Crista+Vale → → AARR= A= A11 –– A A22
+ =InterferênciaConstrutiva
InterferênciaDesconstrutiva
+ =
Em fase
Oposição de fase
• Física , 2º AnoVELOCIDADES SUPERSÔNICAS
• Quando os objetos se deslocam a velocidades superiores à velocidade do som.
Imag
em: A
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Pub
lic d
omai
n.
Física , 2º AnoESPECTRO DE FREQUENCIA SONORA
• ESPECTRO DE FREQUÊNCIA SONORA
10 20 100 1000 10000 100000 106 107
Infrassons sentidos como vibrações, por exemplo, nos terremotos
Frequência (Hz)20000
Faixa de audição humana
Frequênciatípica do sonar
Limite de audição superior deMorcegos e golfinhos
Ultrassons
Frequência típicaDe ultrassonsPara fins médicos
CÁLCULO DA VELOCIDADE E COMPRIMENTO DE ONDA
Física , 2º AnoCÁLCULO DA VELOCIDADE DE UMA ONDA
1. .dv ft T T
fv . Tv.
Física , 2º AnoCURIOSIDADES
• Depois que a onda é emitida, seu período e sua frequência não mudam mais.
• A velocidade de uma onda só depende do meio onde ela está se propagando.
• A luz é mais rápida em meios menos densos, já o som propaga-se mais rapidamente em meios mais densos. (6)
Física , 2º AnoONDAS ELETROMAGNÉTICAS
• Raios gama: são emitidos por materiais radioativos e usados no tratamento de câncer e de muitas doenças de pele.
• Raios X: ajudam os médicos a tratar e a diagnosticar doenças.
• Raios ultravioleta: são usados como desinfetantes. • Raios infravermelhos: são emitidos por corpos
aquecidos e usados para secar pinturas. • Ondas de rádio: são usadas pelas emissoras de rádio
e televisão. (7)
Física , 2º AnoEXEMPLO• Uma onda periódica se propaga com frequência de 20 Hz
em um certo meio. Um seguimento dessa onda aparece na figura. Determine sua velocidade de propagação
Hzf 20
cm92
cm18
fv .
20.18v scmv /320
9cm
Física , 2º AnoEXEMPLO 2
• Exemplo 2: De uma torneira caem gotas idênticas à razão de 3 a cada segundo, exatamente no centro da superfície livre da água. Os círculos da figura representam cristas, originadas pelas gotas. Determine a velocidade de propagação dessas ondas. (8)
Física , 2º AnoRESOLUÇÃO
Hzsgotasf 33
Hzf 3
fv .
6.3v
scmv /18
y(cm)
x(cm) 6 12 18
ICAÇ
(8)
Bibliografia• Gonçalves Filho, A.; Toscano, C. Física para o
Ensino Médio. 1ª ed. São Paulo: Scipione, 2002.
• http://www.fisica.net/ondulatoria/classificacaodasondas.pdf
• http://www.brasilescola.com/fisica
Física , 2º AnoONDULATÓRIA
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso
2 Rainer Zenz / GNU Free Documentation License. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2006-
01-14_Surface_waves-2.jpg09/05/2012
3 CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wave_in_a_rope.png
09/05/2012
4 CK-12 Foundation / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wave_in_a_rope.png
09/05/2012
18 Arpingstone / Public domain. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Concorde_on_Bristol.jpg
10/05/2012
Tabela de Imagens