03. Fenômenos ondulatórios

Question 1

Fenômenos ondulatórios: quais são?

Answer 1

• Difração;
• Polarização;
• Ressonância;
• Interferência.

Question 2

Difração: o que é?

Answer 2

• É a capacidade que o som tem de contornar obstáculos;

- Ex.: Passagem da onda por um orifício.

Question 3

Difração: caracterize-a

Answer 3

• Quanto menor for a abertura do orifício, mais curva será a onda, ou seja, maior será a difração ocorrida;
• Se o comprimento da onda for da mesma ordem de grandeza do tamanho do orifício, a difração será acentuada.

Question 4

Difração: caracterize o som e a luz

Answer 4

• O som é uma onda de comprimento macroscópico que contorna bem obstáculos macroscópicos (difração acentuada). Ex.: ouvimos uma pessoa no quarto vizinho;
• A luz é uma onda de comprimento microscópico que não contorna bem obstáculos macroscópico (gera sombra). Ex.: Não podemos ver uma pessoa no quarto vizinho.

Question 5

Polarização: caracterize-a

Answer 5

• Somente as ondas transversais podem ser polarizadas, assim:
  + A luz, que é uma eletromagnética e, portanto, transversal, pode ser polarizada;
  + O sim, que é uma onda mecânica e longitudinal, não pode ser polarizada.

Question 6

Polarização: caracterize a luz

Answer 6

• Uma fonte luminosa comum, tal como uma
  lâmpada incandescente ou fluorescente, emite luz não polarizada;
• Ou seja, não há qualquer direção preferencial das ondas.

Question 7

Polarizador: o que faz?

Answer 7

• Faz com que a onda luminosa que está se propagando em todas as direções se propague em única direção.

Question 8

Polarização: aplicações

Answer 8

• Óculos de sol;
• Porta do microondas;
• Óculos 3D.

Question 9

Óculos 3D: como funciona?

Answer 9

• Cada lente tem uma polarização (direção) diferente;
• Cada lente (olho) capta a respectiva luz polarizada do projetor correspondente;
• Ambas as visões (diferentes) são superpostas no cérebro, criando a impressão de profundidade.

Question 10

Ressonância: o que é?

Answer 10

• Todo sistema físico capaz de vibrar, vibrará numa frequência própria, a frequência natural;
• Quando a frequência de uma onda se igual à frequência natural de um corpo, ocorre um drástico aumento de amplitude, a ressonância.

Question 11

Explique a ressonância em um forno de microondas

Answer 11

• As ondas emitidas pelo forno possuem frequência igual à da água, o que aumenta a sua amplitude, ou seja, sua energia;
• Esse energia gera trabalho, movimento, agitação;
• Maior agitação = maior temperatura.

Question 12

Explique a ressonância em um controle remoto

Answer 12

• Cada botão emite uma onda de frequência diferente;
• Essa frequência da onda emitida é compatível com a frequência natural de um dado componente, que vibrar e ativa um circuito.

Question 13

Interferência: defina

Answer 13

• Dois corpos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço, mas as ondas ocupam, pois não são matéria e, sim, energia;
• Quando duas ou mais ondas ocupam o mesmo lugar no espaço, ocorre uma superposição de ondas e, depois disso, cada pulso segue o seu caminho, como se nada tivesse acontecido.

Question 14

Interferência: caracterize-a

Answer 14

• Ocorre em todos os tipos de ondas, tanto transversais como longitudinais. Porém, só ocorrem entre ondas de mesma natureza;
• É uma característica de todo movimento ondulatório.

Question 15

Interferência: tipos

Answer 15

• Construtiva;

- Destrutiva.

Question 16

Interferência construtiva: caracterize-a

Answer 16

• Máximo;
• Ocorre quando duas ondas têm a mesma fase (crista com crista ou vale com vale) se superpõem e uma reforça a outra, resultando em uma onda de amplitude maior.

Question 17

Interferência destrutiva: caracterize-a

Answer 17

• Mínimo;
• Ocorre quando duas ondas que se superpõem estão fora de fase (crista com vale), resultando em uma onda de amplitude menor ou nula.

Question 18

Interferência de ondas sonoras: explique

Answer 18

• Se um receptor se encontra a igual distância de duas fontes que emitem ondas em fase e com frequência fixa, o som captado terá uma maior amplitude (volume), porque o efeito das duas fontes se somam. As compressões e rarefações chegam ao ouvinte em ritmo uma com a outra, ou seja, em fase;
• Entretanto, se as fontes estão a distâncias distintas do receptor, de forma que difiram em meio comprimento de onda, as rarefações produzidas por uma fonte cancelarão as compressões produzidas pelo outro.

Question 19

Interferência de ondas luminosas: explique

Answer 19

• Várias fendas em uma barreira (rede de difração) provoca várias difrações de ondas;
• Essas ondas difratadas sofrem interferência que, no caso de ondas luminosas, provoca a separação da luz branca em outras cores;
• Ex.: CD. A sua superfície é composta por sulcos que funcionam como uma rede de difração.

Question 20

Interferência entre fontes pontuais: como calcular

Answer 20

• Diferença de percurso entre duas ondas:
  |Δx| = n.λ/2 → |Δx| = d_a - d_b
• Ondas em fase:
  + Interferência construtiva: par (2,4,…);
  + Interferência destrutiva: ímpar (1,3,…).
• Oposição de fase:
  + Interferência construtiva: ímpar;
  + Interferência destrutiva: par.

Question 21

Ondas estacionárias: defina

Answer 21

• Considere um trem de ondas (periódicas e de comprimento e amplitude iguais) provocado em uma corda de extremidades fixas;
• As ondas são refletidas nas extremidades da corda e se sobrepõem (interferência), formando uma onda estacionária.

Question 22

Ondas estacionárias: elementos

Answer 22

• Ventre;
• Nó;
• Fuso.

Question 23

Ventre: caracterize-o

Answer 23

• São os pontos de interferência construtiva onda a amplitude de oscilação é máxima, ou seja, corresponde ao dobro da amplitude da onda constituinte.

Question 24

Nó: caracterize-o

Answer 24

• São os pontos de interferência totalmente destrutivos, não oscilam, a amplitude é zero.

Question 25

Fuso: caracterize-o

Answer 25

• É a distância entre dois ventres ou dois nós consecutivos;

- É igual à metade do comprimento de onda (λ).

Question 26

Instrumentos de sopro: tipos

Answer 26

• Tubo semiaberto;

- Tubo aberto: é aberto nas duas extremidades.

Question 27

Tubo semiaberto: caracterize-o

Answer 27

• É aberto em uma das extremidades e fechado na outra;
• Na extremidade fechada, as moléculas de ar estão em contato com a parede e, portanto, não vibram. Trata-se de um <b>nó</b>;
• Na extremidade aberta, as moléculas vibram livremente. Trata-se de um <b>ventre</b>.

Question 28

Caracterize a menor frequência de um instrumento de sopro

Answer 28

• A menor frequência é chamada de frequência fundamental ou primeiro harmônico;
• Menor frequência → maior comprimento de onda → menor amplitude;
• V = ↑λ.↓F.

Question 29

Primeiro harmônico: como calcular?

Answer 29

- Tubo aberto: 
\+ λ<sub>1</sub>=2l
- Tubo semiaberto:
\+ λ<sub>1</sub>=4l
<i>*l → comprimento do tubo</i>

Question 30

Harmônico de qualquer ordem: como calcular?

Answer 30

λ_n=λ₁/n

λ_n=2l/n

Question 31

Por que os harmônicos são sempre ímpares?

Answer 31

Pois se fossem pares teriam as duas extremidades abertas ou fechadas.