Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Ondulatória (Ondas (Interferência (Ondas Bidimensionais e Tridimensionais…
Ondulatória
Ondas
Energias propagadas através de um meio, porém em todas elas o meio não acompanha essa propagação
Mecânicas
É a progação de energia através de partículas de um meio material, sem que essas partículas sejam transportadas.
Uma onda mecânica nunca se propaga no vácuo
Eletromagnéticas
Constituem um conjunto de dois campos perpendiculares, um elétrico e outro magnético, que se propagam no vácuo com velocidade aproximada de 300.000 km/s. Em meios materiais, quando ocorre propagação, a velocidade é menor que 300.000 km/s
Os campos elétrico e magnético também são perpendiculares à direção de propagação da onda. Ilustração
V = |E|/|B|, velocidade de propagação é o módulo do campo elétrico pelo módulo do campo magnético.
C = λf, Velocidade da luz(3*10^8) é igual ao comprimento de onda vezes a frequência.
-
Propagação
Longitudinais
As vibrações ocorrem na mesma direção da propagação.
ex: Sons quando se propagam em meios fluídos. Img
Mistas
Ondas com vibrações transversais e longitudinais simultâneas.
ex: Sons em meios sólidos, ondas em líquidos sobre a ação dos ventos. Img && Frente de onda
Transversais
As vibrações ocorrem perpendicularmente à direção de propagação. ex: Todas as ondas eletromagnéticas Img
Também existem as transversais mecânicas em cordas tensas cuja velocidade é dada pela fórmula de Talyor sendo que δ=m/L
Polarização
Processo em que uma onda transversal é 'filtrada' após passar por um polarizador que só permite vibrações numa direção estabelecida
Características
-
Período(T)
Corresponde ao tempo necessário para ocorrer
uma oscilação completa, é a inversa da frequência
Frequência(f)
Número de oscilações que ocorrem em um determinado
tempo, é a inversa do período. f = 1/T
Comprimento de onda(λ)
Cristas - Pontos mais altos da onda.
Vales ou depressões - Pontos mais baixos.
O comprimento de onda é a distância de duas cristas ou
dois vales. Ou a distância entre dois pontos consecutivos
com a mesma elongação e que se movem no mesmo sentido
Velocidade(v)
Velocidade de propagação da onda, se aplica a propagação de todas as ondas, seja elas mecânicas ou eletromagneticas.
v = λ/T
v = λf
Reflexão
Uma onda que se propaga em um meio sofre refração quando, após incidir num segundo meio de características diferentes, volta a se propagar no meio original. A frequência e velocidade continuam as mesmas.
-
-
Para facilitar a visualização, podemos representar as ondas pelos seus raios ou pelas suas frentes de ondas. Sendo que o raio incidente, o raio refletido e a reta normal à superfície refletora no ponto de incidência são sempre coplanares Img.
O ângulo formado pelo raio incidente e a normal, e o ângulo formado pelo raio refletido e a mesma normal, são sempre iguais.
i = r
Refração
A passagem de uma onda de um meio para outro de características diferentes. A frequência não se altera porém a velocidade e o comprimento de onda se modificam. A onda refratada está sempre em fase com a incidente.
-
Ressonância
Acontece quando um sistema físico recebe excitações periódicas de um agente externo em uma frequência igual a uma das frequências natirais de vibração do sistema.
Todo matéria está em vibração constante, por isso quando a vibração externa tem a mesma frequência que a vibração natural ocorre uma interferência construtiva, o que faz ela vibrar com mais intensidade.
Interferência
Construtiva
Quandos as ondas estão na mesma fase. Img
A = A1 + A2
X = X1 + X2
Destrutiva
Quando as ondas estão em oposição de fase. Img
A = A1 - A2
X = X1 - X2
Princípio da Independência da Propagação Ondulatória:
Depois de uma superposição de ondas elas continuam suas propagações normalmente
Batimento
Obtido pela superposição de ondas periódicas de frequências ligeiramente diferentes e de mesma amplitude (ou amplitudes próximas). fresultante = (f1+f2)/2 e fbatimento = f2 - f1 (f2>f1)
Ilustração
Ondas estacionárias
Obtida pela superposição de duas ondas idênticas, que se propagam na mesma direção e sentidos opostos. Como ? Exemplo. Os pontos brancos se chamam nodos, nunca vibram ficando em uma eterna interferência destrutiva . Os pontos pretos se chamam ventres, sempre vibram com amplitude igual a 2A, ficando em uma eterna interferência construtiva. Leva esse nome pois não troca energia com o ambiente.
-
Difração
Princípio de huygens
Cada ponto de uma frente de onda gera uma nova onda elementar, que se propaga para além da região já atingida pela onda original e com a mesma frequência que ela. Imagem
É o encurvamento sofrido pelas raios da onda quando ela encontra obstáculos à sua propagação.
Portanto é incorreta a generalizão de que os raios de ondas são retilíneos(ainda que em meios homogêneos e isótopos).
A difração intensifica-se quando as dimensões da fenda ou do obstáculo são inferiores às do comprimento da onda ou pelo menos da mesma ordem de grandeza.
Acústica
-
Fontes Sonoras
Cordas
Uma corda ao vibrar o faz em diversas frequências cujo cada uma delas é denominada um harmônico do som emitido
-
Modos de vibração são as várias frequências naturais que uma corda pode vibrar. Assim a corda entra em ressonância com o agente que a sacode. Como nas extremidade temos nós então só existem algumas frequências que geram ondas estacionárias. Ilustração.
Uma vez que v = λf podemos descobrir as frequências naturais, λ=2L, f = Nv/2L (N=1,2,3, ... depende do harmônico)
O Som emitido por uma corda tem a mesma frequência de vibração da corda uma vez que ela é a fonte das ondas.
Porém a velocidade de propagação se independe da velocidade de vibração e o comprimento da corda independe do comprimento de propagação.
O Timbre é sensação causada pela presença de harmônicos acompanhando o som fundamental. É o timbre que nos permite distinguir a mesma nota (som fundamental) emitida por instrumentos diferentes.
A Sonoridade é a sensação da intensidade de um som, que pode ser diferente pra dois obervadores mesmo que as ondas sonoras sejam idênticas. Depende não só da intensidade como da frequência e do ouvinte.
Limiar de audibilidade é a intensidade mínima que um som precisa atingir para ser ouvido que depende da frequência.
Limiar de dor é a intensidade necessária para que o ouvinte sinta dor, depende ligeiramente da frequência. Gráfico
Portanto a audição humana é mais sensível a frequências de 2000Hz a 4000Hz, ou seja nessa faixa podemos ouvir sons de menores intensidades.
Para facilitar definimos a sonoridade pela fórmula em decibéis, em que a sonoridade(N), intesidade sonora(I), faixa de intensidade da audição humana variando do limiar de audibilidade para o de dor equivalente a 10^-12 W/m²(Iref).
Assim a sonoridade varia nos limiares de 0 dB a 120 dB
É possível descobrir as frequências naturais de uma corda pela fórmula f = N/DL √F/μπ considerando v=1/r √F/μπ.
Assim suponde fixas as demais variáveis, a frequência fundamental do som emitido é inversamente proporcional ao diâmetro da corda, ao comprimento da corda, e a raiz quadrada da massa específica do material de que é feita a corda. Porém diretamente proporcional a raiz quadrada da intensidade da força tensora na corda
-
Colunas de ar
O som produzido na embocadura é constituído de muitas frequências diferentes, mas só os sons de determinadas frequências entram em ressonância com uma coluna de ar
-
Abertas - Duas extremidades abertas
f = Nv/2L (N = 1,2,3...)
Fechadas - Uma aberta e outra fechada
f = Nv/4L (N = 1,3,5,7...)
Interferência construtiva, reflete
na extremidade fechada com inversão de fase
Fenômenos
Reflexão
Persistência acústica é a sensação sonora causada
quando o som persiste em nós(aproximadamente 0,1 s)
Reverberação é a sensação de prolongamento
do som causada quando o intervalo de tempo da
reflexão é menor que 0,1 s
O Eco é causado quando o tempo de reflexão é maior
que 0,1 s, dando a percepção de repetição do som.
Ressonância
Se tocarmos a corda de um violão colocado perto de outro, estando ambos com as cordas afinadas igualmente, a corda do outro também vibrará. Pois os dois terão a mesma frequência de vibração natural. Esse é o fenômeno da ressonância
Interferência
Os batimentos entre dois sons de frequências próximas podem ser percebidos se a frequência desses batimentos
não ultrapassar 7 Hz.
Refração
Quando raio de onda muda de direção por mudanças do meio, por exemplo diferença de temperatura, no ar quando um som passa de um meio mais frio para mais quente obliquamente, ele se refrata se afastando da normal. ILUSTRAÇÂO ;--; EXEMPLO
Sen θ1/Sen θ2 = v1/v2
Difração
Ocorre de forma acentuada em ondas sonoras, pois o som tem um comprimento de onda que varia de 17mm a 17m, encontrando grande facilidade para se difratar. Como os sons com maiores comprimentos de ondas se difratam-se mais, então os sons graves se difratam melhor que os agudos
Efeito Doppler
Alteração da frequência percebida por um observador por causa do movimento de aproximação ou afastamento entre fonte e observador. Fórmula com sentido.
frequência doopler(fD), frequência da fonte(f), velocidade propagação(v), Vo: velocidade observador, VF: velocidade fonte
O som é uma onda tridimensional que se propaga em vibrações longitudinais através de meios materiais, compreendendo compressões e rarefações, essas comportam-se de forma análoga as ondas em
molas
As frequências audíveis em geral estão na faixa de 20Hz a 20.000Hz. mesmo assim ainda são consideradas as faixas de infrasom e ultrassom(cachorros podem ouvir). Imagem
-
A Intensidade é a quantidade de energia por unidade de área em um certo tempo, I = Pot/A => I = Pot/4πx².
Quanto maior a intensidade mais forte é o som.
O Intervalo acústico entre dois sons de frequências f1 e f2 é o quociente dessas frequências: i = f2 / f1 (f2>f1).
Imagem
-
Como regra geral a velocidade de propagação é maior nos sólidos que nos líquidos, e nos líquidos que nos sólidos.
A velocidade de propagação do som depende somente de características do meio de propagação.
-
-
