Ondas
• Onda: perturbação oscilante que se propaga em um meio com certa velocidade
→Ondas transportam energia, mas não matéria.
→pulso: uma única perturbação.
→trem de ondas: conjunto de perturbações.
• Do meio menos denso pro mais denso, a onda reflete e muda de fase (inverte).
.• Período (T): Intervalo de tempo em que um fenômeno ocorre uma vez.
→SI: segundos (s).
• Frequência (f): Número de vezes (n) que um fenômeno se repete em determinado intervalo de tempo (t).
→SI: hertz (Hz).
• Amplitude (A): Distância entre o eixo horizontal e o ponto mais alto (crista) ou mais baixo (vale) de uma onda.
• Comprimento (λ): Distância entre 2 cristas ou 2 vales.
• Ondas Periódicas: Sua oscilação é constante no tempo, ou seja, o tempo que leva para ir de uma amplitude máxima p/outra é sempre igual.
• Período da onda: tempo para que um ponto da onda percorra um ciclo completo.
• Frequência da onda: Número de cristas consecutivas que passam por um mesmo ponto em cada unidade de tempo.
Natureza de Ondas
• Ondas Mecânicas: Necessitam de um meio material para se propagar.
→Se propaga pela transmissão das vibrações das partículas que compõem o meio onde a onda se desloca.
→Possuem baixas velocidades.
→ex: som, ondas em líquidos, ondas em cordas, ondas em molas.
• Ondas eletromagnéticas: Não precisam de meio material para se propagar.
→Tem dois campos variáveis: um elétrico e outro magnético.
→Conseguem se propagar na ausência de matéria (vácuo).
→Possuem altas velocidades.
→Exemplos: Luz, raio X, Wi-Fi, Raio Gama, ondas de TV…
Propagação de Ondas
• Ondas Transversais: A direção de vibração é perpendicular à direção de propagação da onda; ex: luz.
→Toda onda eletromagnética é transversal.
• Ondas Longitudinais: Vibram na mesma direção de sua propagação. Direção de vibração oscila para frente e para trás; ex: som.
→Ondas mecânicas podem ser transversais, longitudinais ou mistas.
• Ondas Mistas: Oscilam na direção de propagação e na direção perpendicular. Vibram de modo circular.
Dimensão de Propagação das Ondas
• Unidimensional: Propaga-se em uma dimensão (direção).
• Bidimensional: Propaga-se em duas dimensões (direções).
• Tridimensional: Propaga-se em três dimensões (direções). ex: som e luz.
Frente da Onda
• Frente: região do espaço onde todos os pontos são atingidos por uma perturbação no mesmo instante de tempo.
• Raios da Onda: representam a trajetória de propagação de energia.
→Raios e frentes de onda são perpendiculares.
• Ondas Retas: Se propagam em linha reta.
→Todas as ondas unidimensionais são ondas retas.
• Ondas Circulares: Sua fonte pontual de perturbação gera ondas circulares.
→Ondas bidimensionais em círculo são ondas circulares.
• Ondas Esféricas: Sua fonte pontual de perturbação espalha-se radialmente.
→Ondas tridimensionais em esfera são ondas esféricas. ex: explosão.
→Ondas Planas: aproximações das ondas esféricas, quando estas são observadas muito distantes de sua origem.
• Velocidade de Propagação das Ondas:
→ A velocidade é a mesma em meios com as mesmas características.
→Equação de Taylor - Ondas em cordas:
- T = tração (N).
- m = massa (kg).
- L = comprimento (m).
- μL = densidade linear (kg/m).
Fenômenos Ondulatórios
• Reflexão: Onda incide em uma superfície e volta para o mesmo meio.
→Mudança na direção ou sentido da onda sem alterar o meio de propagação.
→λ, f e a velocidade da onda não variam, mas a fase da onda pode variar.
→Reflexão da corda mais fina para mais grossa inverte a fase.
• Refração: Onda passa de um meio para outro, alterando sua velocidade.
→A frequência é a única que não varia na refração.
→Princípio de Huygens: cada ponto de uma frente de onda possui a funcionalidade de uma nova fonte pontual.
• Polarização: Onda transversal oscila em qualquer direção perpendicular à direção de propagação. Quando a onda passa por um polarizador, muda de plano de vibração e sua direção de oscilação é orientada, assim a onda fica polarizada.
• Interferência: Ondas que se propagam no mesmo meio no mesmo instante, quando se encontram, provocam o efeito de superposição.
→Após interferirem, as ondas seguem seu próprio caminho, sem alteração.
→Cada ponto de uma frente de onda comporta-se como uma nova fonte de onda esférica e, ao se somarem, formará uma nova frente de onda.
→Interferência construtiva: soma das amplitudes das ondas.
→Interferência destrutiva: subtrai das amplitudes das ondas.
• Difração: Uma onda atinge um obstáculo ou uma fenda e consegue contorná-lo.
→Depende do comprimento da onda e da largura da fenda.
→A onda é melhor caracterizada quando a abertura da fenda ou tamanho do obstáculo é menor que o comprimento da onda.
• Ressonância: Quando uma fonte fornece energia, com frequência natural igual a frequência de vibração do sistema, aumentando a amplitude de oscilação.
Som e Acústica
• Acústica: Parte da física que estuda o som.
• Som: Formado pela compreensão das moléculas de ar, em um movimento oscilatório de vai-e-vem.
• Aparelho Fonador:
→Produtor: pulmões e diafragma.
→Vibrador: laringe e pregas vocais.
→Ressonadores: cavidade nasal, faringe e boca.
→Articuladores: palato mole, palato duro e mandíbula.
→Sensor e coordenador: orelha.
• Aparelho Auditivo:
→Orelha externa: pavilhão auditivo (orelha), meato acústico e membrana timpânica.
→Orelha Média: martelo, bigorna, estribo e tuba auditiva.
→Orelha Interna: cóclea.
• Surdez: Pode ser genética, ou adquirida.
→Transmissão: Causada por problemas na orelha externa ou média.
→Percepção: suas causas são na orelha interna.
→Neurossensorial: causada por lesões nos neurônios.
• Ondas Sonoras: Ondas mecânicas, longitudinais que somente se propagam por um meio material, ou seja, não se propaga no vácuo.
• Velocidade de ondas: velocidade em gases < velocidade em líquidos < velocidade em sólidos.
Qualidades do Som
• A qualidade fisiológica é determinada pela frequência da onda sonora.
→Som alto/agudo: alta frequência.
→Som baixo/grave: baixa frequência.
• Timbre: Qualidade do som que permite distinguir sons da mesma frequência.
→É o formato da onda.
• Volume:
→grande intensidade: alta amplitude; transporta grande quantidade de energia.
→baixa intensidade: baixa amplitude; transporta pouca quantidade de energia.
• Potência (Pot): Quantidade de energia transmitida por unidade de tempo.
• Intensidade (I): Potência transmitida por unidade de área.
→d = distância em metros (m).
→P = potência em watts (W).
→Limiar de audibilidade (I0): a intensidade mínima que se pode escutar.
→Intensidade Sonoro Relativa em decibel (β):
• Limite da Dor: 120 dB.
Notas Musicais e Frequência
• Duas notas consecutivas são separadas por ⅛.
• Notas iguais consecutivas tem o dobro de frequência da outra.
→ex: Dó4 tem 256 Hz e Dó5 tem 512 Hz.
Fenômenos de Ondas Sonoras
• Reflexão: Onda incide numa superfície e volta para o mesmo meio.
→Eco: Som refletido chega aos nossos ouvidos após 0,1s do som emitido.
• Refração: Onda passa de um meio para o outro.
→O som incidente, a normal e a onda refletida são coplanares.
• Difração: Onda encontra e contorna um obstáculo ou uma fenda.
• Interferência: Quando duas ondas se sobrepõem.
• Efeito Doppler: A frequência (f) percebida pelo observador é diferente daquela emitida pela fonte por causa do movimento relativo entre eles. ex: ambulância.
→sentido Observador→Fonte = +
→sentido Fonte→Observador = -
• Propagação de Som
→Velocidade do som no meio depende da temperatura e da pressão.
→Velocidade aumenta com a profundidade da água.
Fonte: CERICATO, Lauri. et al. Revisão Anual de Física - Módulo 3. São Paulo, SP: Editora FTD, 2018.
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