Fenómenos ondulatórios
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- Neusa Barata Aranha
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1 Fenómenos ondulatórios
2 Interferência É o fenômeno resultante da superposição de duas ou mais ondas. Onda estacionária Figura de interferência determinada pela superposição de ondas de mesma frequência f, mesmo comprimento de onda λ e mesma amplitude a que se propagam em sentidos opostos num mesmo meio.
3 Sendo: V (ventres): pontos da corda que oscilam com amplitude máxima (A = 2a). N (nós ou nodos): pontos da corda que não vibram.
4 Interferência em duas dimensões - duas fontes F1 e F2 produzindo ondas com frequência e amplitude iguais e em fase. = x 2 - x 1 : diferença entre os caminhos percorridos pelas ondas que se superpõem em P.
5 Ondas em fase: interferência construtiva p 2 (p : número par) interferência destrutiva i 2 (i : número ímpar)
6 Ondas em oposição de fase: interferência construtiva i 2 (i : número ímpar) p interferência destrutiva 2 (p : número par)
7 Interferência em ondas luminosas Experiência de Young (interferência de ondas luminosas em fase) A interferência de ondas luminosas demonstrando que a luz é um fenómeno ondulatório foi comprovada por Thomas Young. dy L
8 Franja clara: interferência construtiva Franja escura: interferência destrutiva i 2 p 2 (p : número par) (i : número ímpar)
9 Difração A difração foi estudada por Fresnel, dentre outros, a partir do século XIX. A difração caracteriza-se por uma dispersão do fenómeno ondulatório para regiões além da sua linha de propagação original.
10 Difração Ondas podem ser geradas coerentemente ou seja, mesmo quando temos uma grande quantidade de ondas provenientes de uma fonte elas não Interferem entre sí porque as suas fases e comprimentos de onda são iguais. Um exemplo simples de uma fonte coerente de oscilações é a cuba de ondas.
11 Difração O melhor exemplo de uma fonte coerente é a luz Laser. Na cuba de ondas é fácil obter figuras de interferência assim como com um feixe de luz laser. Isto não significa que tomando-se as medidas técnicas necessárias não se possa obter figuras de interferência partindo-se de uma fonte incoerente de luz.
12 Difração - A coerência de uma fonte pode ser do tipo temporal ou espacial. - Quando consideramos uma parte muito pequena de um feixe de luz, a coerência espacial e temporal tende a prevalecer mesmo no caso de uma fonte incoerente.
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14 Anéis de Newton (interferência numa lâmina de ar de espessura variável) Newton obteve experimentalmente uma figura de interferência numa lâmina de ar de espessura variável que se tornou conhecida como anéis de Newton. lente plano-convexa ponto de contato
15 Anéis de Newton observados por luz refletida Anéis de Newton observados por luz refletida Anéis de Newton observados por luz transmitida Anéis de Newton observados por luz refletida
16 INTERFERÊNCIA A = A1 + A2
17 A = A1 A2
18 Ondas sonoras As ondas sonoras são ondas mecânicas longitudinais. Resultam da compressão e rarefação alternada das partículas do meio.
19 Ondas sonoras cristas ventres As ondas sonoras são também chamadas ondas de pressão.
20 PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOM Difração Reflexão Interferência Refração Efeitos de transmissão, absorção e dispersão das ondas
21 As ondas sonoras são longitudinais.
22 VELOCIDADE DO SOM V sólido > V líquido > V gasoso
23 FREQUÊNCIA AUDÍVEL Infrassom Audível Ultrassom 20 Hz Hz VELOCIDADE DO SOM NO AR 340 m/s a 20º 330 m/s a 0ºC
24 ALTURA: diferencia sons graves (baixo) de sons agudos (alto). Está relacionado à frequência da onda. A A agudo grave
25 INTENSIDADE (VOLUME): diferencia sons fortes de sons fracos. Está relacionado à amplitude da onda. A A Fraco Forte
26 TIMBRE: diferencia sons de mesma altura, mesma intensidade tocados em instrumentos diferentes. Está relacionado à forma da onda. Som Musical Simples Música, etc
27 RESSONADORES Cada instrumento musical possui uma "assinatura - um conjunto de características sonoras a ele associado que permite uma descrição matematicamente precisa dos sons que produz. O som pode ser representado pela soma de diversas ondas individuais, conhecidas como componentes de Fourier. O resultado acústico da combinação de amplitudes, tempo de duração de cada um dos harmónicos presentes no som resultante, tipo do material de que é feito o instrumento e a forma de excitação do ar produz a forma sonora peculiar de cada instrumento, conhecida como timbre.
28 NÍVEL SONORO é a relação entre a intensidade do som ouvido e a intensidade mínima. LIMIAR DE AUDIÇÃO: I 0 = W/m 2 I 10.log 10 ( I 0 ) unidade : decibel ( db)
29 Sons Limiar de audição Sussurro Riso suave Conversas em Lar tranquilo Escritório com máquinas de escrever Tráfego urbano Sirene de Barco Oficina Sensação dolorosa Intensidade Sonora (db) ECO é a reflexão do som.
30 Detector O EFEITO DOPPLER DO SOM causado pelo movimento da fonte ou do observador. O som propaga-se no ar e ambos podem ter velocidades relativas a este. v Fonte Já para a luz, que se propaga no vácuo, importa apenas a velocidade relativa entre a fonte e o observador.
31 f frequência aparente (percebida pelo ouvinte) f frequência real da fonte v f v f.( v v v o F velocidade do som ) v o velocidade do observador v F velocidade da fonte
32 Ondas electromagnéticas Previu a existência de ondas electromagnéticas James K. Maxwell ( ) Provou que um campo electromagnético variável se propaga com velocidade igual à velocidade da luz Heinrich Hertz ( )
33 Espetro de radiação Frequência, Hz Comp. Onda, nm Infravermelho Ultravioleta Ondas rádio longas Microondas Raios X Raios gama TV, FM Luz vísivel
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