Ondas. Denomina-se onda o movimento causado por uma perturbação que se propaga através de um meio.

Transcrição

1 Ondas

2 Ondas Denomina-se onda o movimento causado por uma perturbação que se propaga através de um meio. Uma onda transmite energia sem o transporte de matéria.

3 Classificação Quanto à natureza Ondas mecânicas: são aquelas que precisam de um meio material para se propagar (não se propagam no vácuo). Exemplo: Ondas em cordas e ondas sonoras (som). Ondas eletromagnéticas: são geradas por cargas elétricas oscilantes e não necessitam de uma meio material para se propagar, podendo se propagar no vácuo.ondas de rádio, de televisão, de luz, raios X, raios laser, ondas de radar etc.

4 Quanto à direção de propagação Unidimensionais: são aquelas que se propagam numa só direção. Ondas em cordas. Bidimensionais: são aquelas que se propagam num plano. Exemplo: Ondas na superfície de um lago. Tridimensionais: são aquelas que se propagam em todas as direções. Ondas sonoras no ar atmosférico ou em metais.

5 Quanto à direção de vibração Transversais: são aquelas cujas vibrações são perpendiculares à direção de propagação. Exemplo: Ondas em corda

6 Quanto à direção de vibração Longitudinais: são aquelas cujas vibrações coincidem com a direção de propagação. Exemplos: Ondas sonoras, ondas em molas.

7 Velocidade de Propagação de uma Onda Unidimensional Considere uma corda de massa m e comprimento l, sob a ação de uma força de tração. A velocidade de propagação da onda depende da densidade linear da corda e da intensidade da força de tração, e é dada por:

8 Velocidade de Propagação de uma Onda Unidimensional Em que: F = a força de tração na corda µ =, a densidade linear da corda. Ex: Uma corda de comprimento 3 m e massa 60 g é mantida tensa sob ação de uma força de intensidade 800 N. Determine a velocidade de propagação de um pulso nessa corda.

9 Velocidade de Propagação de uma Onda Unidimensional

10 Velocidade de Propagação de uma Onda Unidimensional

11 Ondas Periódicas Considere uma pessoa executando um movimento vertical de sobe-e-desce na extremidade livre da corda indicada na figura, em intervalos de tempo iguais.

12 Ondas Periódicas Esses impulsos causarão pulsos que se propagarão ao longo da corda em espaços iguais, pois os impulsos são periódicos. A parte elevada denomina-se crista da onda e a cavidade entre duas cristas chama-se vale. Denomina-se período T o tempo necessário para que duas cristas consecutivas passem pelo mesmo ponto. Chama-se freqüência f o número de cristas consecutivas que passam por um mesmo ponto, em cada unidade de tempo.

13 Ondas Periódicas Entre T e f vale a relação: A distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos é denominada comprimento de onda, representado por λ, e a é a amplitude da onda. Como um pulso se propaga com velocidade constante, vale a expressão s = vt. Fazendo s = λ, temos t = T. Logo: Essa igualdade é válida para todas as ondas periódicas como o som, as ondas na água e a luz.

14 Ondas Periódicas Uma corda de massa 240 g e de comprimento 1,2 m vibra com freqüência de 150 Hz, conforme indica a figura. a) Qual a velocidade de propagação da onda na corda? b) Qual a intensidade da força tensora na corda?

15 Resolução Neste caso temos: 3 e a quantidade de cristas e avles; 2 e amplitude da onda; Como um pulso se propopaga com velocidade constante vale a relação: s=v.t onde: S= posição (m) V = e velocidade (m/s); t= tempo.

16 Acústica

17 Produção do Som À medida que a lâmina oscila para a direita, ela realiza trabalho nas moléculas do ar, comprimindo-as, transferindo a elas energia na direção da compressão. Ao mesmo tempo, as moléculas do ar, situadas à esquerda, se expandem e se tornam rarefeitas, o que retira energia delas. O efeito combinado de compressão e rarefação simultâneo transfere energia das moléculas do ar da esquerda para a direita, ou da direita para a esquerda na direção do movimento da lâmina, produzindo ondas longitudinais, nas quais as moléculas do ar se movimentam para frente e para trás, recebendo energia das moléculas mais próximas da fonte e transmitindo-a para as moléculas mais afastadas dela, até chegarem ao ouvido.

18 Produção do Som No ouvido, as ondas atingem uma membrana chamada tímpano. O tímpano passa a vibrar com a mesma freqüência das ondas, transmitindo ao cérebro, por impulsos elétricos, a sensação denominada som. As ondas sonoras são ondas longitudinais, isto é, são produzidas por uma seqüência de pulsos longitudinais.

19 Produção do Som As ondas sonoras podem se propagar com diversas freqüências, porém o ouvido humano é sensibilizado somente quando elas chegam a ele com freqüência entre 20 Hz e Hz, aproximadamente. Quando a freqüência é maior que Hz, as ondas são ditas ultrasônicas, e menor que 20 Hz, infra-sônicas.

20 Produção do Som As ondas infra-sônicas e ultra-sônicas não são audíveis pelo ouvido humano. As ondas infra-sônicas são produzidas, por exemplo, por um abalo sísmico. Os ultra-sons podem ser ouvidos por certos animais como morcego e o cão. As ondas sonoras audíveis são produzidas por: vibração de cordas vibração de colunas de ar vibração de discos e membranas

21 Produção do Som O som musical, que provoca sensações agradáveis, é produzido por vibrações periódicas. O ruído, que provoca sensações desagradáveis, é produzido por vibrações aperiódicas.

22 Transmissão do Som A maioria dos sons chega ao ouvido transmitida pelo ar, que age como meio de transmissão. Nas pequenas altitudes, os sons são bem audíveis, o que não ocorre em altitudes maiores, onde o ar é menos denso. O ar denso é melhor transmissor do som que o ar rarefeito, pois as moléculas gasosas estão mais próximas e transmitem a energia cinética da onda de umas para outras com maior facilidade. Os sons não se transmitem no vácuo, porque exigem um meio material para sua propagação. Meio Velocidade (m / s) Ar 346 Água 1498 Ferro 5200 Vidro 4540

23 Qualidades do Som Se a energia emitida pela fonte é grande, isto é, se o som é muito forte, temos uma sensação desagradável no ouvido, pois a quantidade de energia transmitida exerce sobre o tímpano uma pressão muito forte. Quanto maior a vibração da fonte, maior a energia sonora, logo: Quanto maior a amplitude da onda, maior a intensidade do som.

24 Qualidades do Som Em homenagem ao cientista norte-americano Graham Bell ( ), que estudou o som e inventou o telefone, a intensidade sonora é medida em bel (B) ou decibéis (db).

25 Qualidades do Som Cuidado: Os sons muito intensos são desagradáveis ao ouvido humano. Sons com intensidades acima de 130 db provocam uma sensação dolorosa e sons acima de 160 db podem romper o tímpano e causar surdez. De acordo com a freqüência, um som pode ser classificado em agudo ou grave. Essa qualidade é chamada altura do som.