Apostila 8 Setor B. Aulas 37 e 38. Página 150. G n o m o

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1 Apostila 8 Setor B Aulas 37 e 38 FENÔMENOS Página 150 ONDULATÓRIOS G n o m o

2 Frentes de Onda a) Fonte pontual b) Fonte reta

3 Reflexão 1ª lei: o raio incidente, a reta normal no ponto de incidência e o raio refletido são coplanares (pertencentes ao mesmo plano). N i r 2ª lei: o ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência.

4 Reflexão I) Reflexão de pulso transversal que se propaga em uma corda a) Extremidade fixa b) Extremidade livre A fase do pulso refletido é invertido em relação ao pulso incidente. O pulso refletido tem a mesma fase do pulso incidente. Em uma reflexão apenas a fase pode mudar.

5 Refração meio (A) meio (B) i N Snell - Descartes r É o fenômeno pelo qual uma onda passa de um meio para outro diferente com variação na velocidade de propagação. Índice de Refração Utilizado geralmente para ondas eletromagnéticas.

6 Propriedades Na refração, a frequência da onda e a fase não se alteram. constante muda muda a) Pulso viaja inicialmente em uma corda grossa. grossa. b) Pulso viaja inicialmente em uma corda fina fina.. antes antes depois depois

7 Difração É o fenômeno que consiste em uma onda contornar obstáculos. Isso ocorre quando a dimensão dos obstáculos ou fendas é menor ou da ordem do comprimento de onda.

8 Batimento É o fenômeno resultante da superposição de duas ondas de mesma direção, mesma amplitude e frequências próximas. Consideremos os dois diapasões esquematizados abaixo; suas frequências naturais de vibração valem, respectivamente, f 1 e f 2, com f 1 bem próxima de f 2. Cálculo da frequência dos batimentos (f b ) Cálculo da frequência da onda resultante (f r )

9 Ressonância É o fenômeno que ocorre quando um sistema recebe energia periodica mente numa frequência igual a uma de suas frequências próprias de vibração. Dependendo da duração da ressonância e da intensidade do som emitido pelo garoto, a lâmina de cristal, cuja espessura é relativamente pequena, poderá quebrar-se.

10 Polarização É o fenômeno que consiste em todos os pontos atingidos por uma onda vibrarem numa mesma direção e num mesmo plano. Apenas as ondas transversais podem ser polarizadas.

11 Propriedades de Ondas

12 1. A velocidade de propagação depende do meio. Portanto, para líquidos diferentes (como água, óleo, mercúrio etc.), as velocidades de propagação são diferentes. 2. A frequência da onda é a mesma da fonte de abalos. 3. Para um mesmo líquido, quanto maior a frequência da onda que nele se propaga, menor será o seu comprimento de onda. 4. Quando uma onda se propaga num mesmo líquido situado em um recipiente de profundidade variável, a velocidade de propagação da onda se modifica. Verifica-se que, quanto menor a profundidade, menor será a velocidade de propagação da onda.

13 Exercícios página Assinale certo (C) ou errado (E) para as afirmações a seguir. a) ( E ) As leis da refração e da reflexão não podem ser aplicadas para as ondas sonoras. b) ( E ) Quando uma onda é refratada de um meio a outro, seu comprimento de onda permanece inalterado. A frequência permanece constante em uma refração. c) ( C ) O eco é devido a uma parcela da onda sonora que é refletida em algum obstáculo. d) ( C ) Quando uma onda percorre um único meio e é submetida à difração, apenas a forma da onda é modificada. 2. (ENEM) Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma.

14 2. (ENEM) Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma. Em qual das situações a seguir está representando o fenômeno descrito no texto? a) Ao se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas. b) Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito. O eco é um exemplo de reflexão. c) Ao encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar. Exemplo que demonstra que a velocidade depende do meio de propagação.

15 a) Ao se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas. b) Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito. O eco é um exemplo de reflexão. c) Ao encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar. Exemplo que demonstra que a velocidade depende do meio de propagação. d) Ao ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta. Exemplo de efeito Doppler (ainda estudaremos). e) Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz com que uma taça de cristal se despedace. Exemplo de ressonância.

16 d) Ao ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta. Exemplo de efeito Doppler (ainda estudaremos). e) Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz com que uma taça de cristal se despedace. Exemplo de ressonância. 3. (ENEM)As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então, as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da curvatura da Terra. Entretanto sabemos que é possível transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido à ionosfera. Com a ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por meio da: a) reflexão b) refração c) difração d) polarização e) interferência

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19 Gnomo Exercícios extra 1. Assinale certo (C) ou errado (E) para as afirmações a seguir. a) ( ) As ondas em superfícies de líquidos são do tipo longitudinal. E b) ( E ) As ondas na superfície de um líquido têm alcance ilimitado. c) ( E ) A frequência da onda depende da viscosidade do líquido. d) ( C ) A velocidade de propagação das ondas na superfície de um líquido depende, entre outros fatores, da profundidade do líquido. e) ( E ) Quando uma onda é refratada de um meio a outro, seu comprimento de onda permanece inalterado. f) ( E ) As leis da refração e da reflexão não podem ser aplicadas para as ondas produzidas em líquidos. g) ( C ) Considere um mesmo líquido em duas porções distintas: uma mais rasa e outra mais profunda. Pode-se afirmar que, para ondas em sua superfície, a porção mais rasa é considerada mais refringente.

20 2. Leia o texto seguinte e, após a leitura, resolva o exercício proposto. Cuba de ondas Cuba de ondas é um recipiente de forma retangular que contém água, em cuja superfície são produzidas ondas. Veja, a seguir, a fotografia de um desses aparelhos. Gnomo

21 Dependendo do tipo de onda que se pretende produzir circular ou reta, o vibrador da cuba é conectado a instrumentos que transferem energia do vibrador para a água, podendo ser uma haste ou uma régua. Caso a haste tenha uma das extremidades em contato com o vibrador e a outra extremidade em contato com um ponto da superfície da água, haverá a formação de ondas circulares. Gnomo

22 Experiências realizadas em cubas de ondas permitem verificar que, quando encontram um obstáculo, as ondas são refletidas; nesse caso, as leis da reflexão são semelhantes às da luz em espelhos. A figura a seguir ilustra ondas circulares na superfície da água refletidas por um obstáculo plano. No centro de uma cuba de ondas, com o formato de um quadrado de 2 m de lado, produziu-se sobre um líquido uma frente de onda que se propagou com velocidade de 0,4 m/s. Gnomo

23 a) Determine a distância percorrida pela perturbação desde t = 0s (início) até o instante t = 3s. b) Represente a configuração da frente de onda 3s após a perturbação. Encontrando o comprimento do centro até 1 m o vértice do quadrado. 1 m h A configuração da onda será: Gnomo

24 Encontrando o comprimento do centro até o vértice do quadrado. A configuração da onda será: 1 m h 1 m 3. A figura a seguir mostra um raio de onda que passa da região mais profunda (1) de um tanque para a região mais rasa (2). A frequência da fonte é f = 30 Hz. Na região 1 o comprimento de onda é λ 1 = 90 cm e na região 2 o comprimento de onda é λ 2 = 60 cm. Gnomo

25 3. A figura a seguir mostra um raio de onda que passa da região mais profunda (1) de um tanque para a região mais rasa (2). A frequência da fonte é f = 30 Hz. Na região 1 o comprimento de onda é λ 1 = 90 cm e na região 2 o comprimento de onda é λ 2 = 60 cm. Gnomo

26 Determine: a) a velocidade de propagação da onda em cada região; b) o valor do ângulo de refração β, sendo o ângulo de incidência α = 37. (sen37 = 0,6 e sen23 = 0,4) Gnomo

27 4. Um trem de ondas retas se propaga na superfície de um líquido x, com velocidade de avanço 3m/s, quando este apresenta profundidade h A, e com velocidade 4m/s, quando este apresenta profundidade h B. Considere a situação representada a seguir: Ondas retas são produzidas na superfície do líquido x, contido em um tanque que apresenta duas regiões, A e B, com profundidades h A e h B, respectivamente, separadas por uma fronteira imaginária S. Inicialmente, as ondas são produzidas na porção A do líquido e se propagam em sentido à porção B, atingindo a fronteira de separação entre ambas, de tal forma que o raio de onda incidente faz com a normal à fronteira um ângulo θ, tal que cos θ = 0,6. Gnomo

28 4. Um trem de ondas retas se propaga na superfície de um líquido x, com velocidade de avanço 3m/s, quando este apresenta profundidade h A, e com velocidade 4m/s, quando este apresenta profundidade h B. Considere a situação representada a seguir: Ondas retas são produzidas na superfície do líquido x, contido em um tanque que apresenta duas regiões, A e B, com profundidades h A e h B, respectivamente, separadas por uma fronteira imaginária S. Inicialmente, as ondas são produzidas na porção A do líquido e se propagam em sentido à porção B, atingindo a fronteira de separação entre ambas, de tal forma que o raio de onda incidente faz com a normal à fronteira um ângulo θ, tal que cos θ = 0,6. De acordo com os dados, complete a figura, representando o fenômeno que ocorrerá com a onda. Gnomo

29 Gnomo

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