Ondulatória Flashcards
Escreva a equação fundamental da onda, descrevendo cada termo.
v = λ.f
v: velocidade de propagação da onda no meio
λ: comprimento de onda
f = frequência da onda
Qual a unidade de medida, no SI, da grandeza frequência?
Hz (Hertz), que equivale a 1 rotação por segundo/ vibração por segundo.
Escreva o nome dos elementos pertencentes a uma onda, de A e E, de acordo com a figura.
A: crista
B: amplitude
C: vale
D: comprimento de onda
E: nó
A figura mostra gotas de água batendo periodicamente na superfície de um lago, formando um padrão de ondas. Marque, na figura, a medida do comprimento de onda da onda propagada na superfície do lago.
É a distância entre duas cristas consecutivas.
O que são ondas mecânicas?
São ondas que necessitam de um meio material (seja sólido, líquido ou gasoso) para se propagar.
Dê dois exemplos de ondas mecânicas.
Ondas sonoras e ondas marítimas.
O que são ondas eletromagnéticas?
São ondas cuja velocidade de propagação no vácuo é aproximadamente 3.108 m/s.
Dê dois exemplos de ondas eletromagnéticas?
Ondas de rádio e luz visível.
O que é um infrassom?
São ondas sonoras com frequência abaixo de 20 Hz (frequência mínima audível para os seres humanos).
O que é um ultrassom?
São ondas sonoras com frequência acima de 20 kHz (frequência máxima audível para os seres humanos).
Qual a relação entre as velocidades de propagação de uma onda sonora de 60 kHz e uma de 60 Hz, no ar?
A velocidade de propagação das ondas sonoras só depende do meio de propagação que, no caso, é o mesmo.
A velocidade do som no ar depende da temperatura do ar.
Ex.: v = 330 m/s (ar a 0°C); v = 346 m/s (ar a 25°C).
Qual a relação (ordem crescente) da velocidade de propagação do som no vácuo, no ar, na água e no vidro?
vácuo = zero (som é onda mecânica e, portanto, não se propaga no vácuo);
O som se propaga mais rapidamente em meios sólidos que em líquidos, e se propaga mais lentamente em meios gasosos.
Seguem alguns dados aproximados de velocidades de propagação do som:
ar = 330 m/s (ar a 0°C);
água = 1500 m/s (água rasa - oceano - a 4°C);
vidro = 5000 m/s (vidro a 20°C).
A velocidade de propagação de uma onda sonora no mar varia não somente com a temperatura, mas também com a profundidade https://core.ac.uk/download/pdf/30361841.pdf
Qual a relação entre as velocidades de propagação do infravermelho e do ultravioleta, no vácuo?
Ambas são ondas eletromagnéticas e, portanto, possuem velocidade aproximada de 300.000 km/s no vácuo.
Qual a relação entre as velocidades de propagação de um feixe de luz azul e de um vermelho, na água?
O índice de refração dos meios materiais não é um valor absoluto, mas sim depende do comprimento de onda da radiação que se propaga nesse meio. Quanto maior o comprimento de onda, menor o índice de refração, conforme mostra o gráfico.
Logo, o índice de refração da água para a luz azul é maior que o da luz vermelha.
Ex.: o índice de refração do vidro a 20°C para a luz violeta é 1,532, e para a luz amarela é 1,515. É comum dizer “o índice de refração do meio é …”. Nesse caso, toma-se o valor médio de índice no espectro do visível.
O que é refração?
Refração é quando uma onda (mecânica ou eletromagnética) muda de meio de propagação (sai de uma meio 1 e entra no meio 2). Nessa situação, a onda sofre uma variação em sua velocidade de propagação da onda, devido à mudança dos meios.
Um pulso gerado em uma corda menos densa vai incidir em outra corda mais densa e conectada à primeira, conforme mostra a figura.
Desenhe o pulso refratado e o refletido, após a incidência do pulso na corda mais densa.
Na refração não há mudança de fase. Logo, o pulso refratado se mantém como crista.
Já na reflexão da menos densa na mais densa, o pulso tem a sua fase invertida, ou seja, retorna como vale.
O mesmo ocorre no caso de um feixe de luz refletido e refratado, caso o índice de refração do 2° meio seja maior que do 1°.
Um pulso gerado em uma corda mais densa vai incidir em outra corda menos densa e conectada à primeira, conforme mostra a figura.
Desenhe o pulso refratado e o refletido, após a incidência do pulso na corda menos densa.
Na refração não há mudança de fase. Logo, o pulso refratado se mantém como crista.
Já na reflexão da mais densa na menos densa, o pulso também mantém a sua fase, ou seja, retorna como crista.
O mesmo ocorre no caso de um feixe de luz refletido e refratado, caso o índice de refração do 2° meio seja menor que do 1°.
Escreva a equação da Lei de Snell-Descartes, em função dos comprimentos de onda.
Um raio de luz solar, ao atingir um prisma, sofre dispersão luminosa. Desenhe os raios refratados nesse fenômeno.
O comprimento de onda do violeta é o menor do espectro visível, logo, o ângulo de refração será o menor também. Já a luz vermelha possui o maior comprimento de onda e, consequentemente, o maior ângulo de refração.
Ondas sonoras são longitudinais ou transversais?
São ondas longitudinais, porque a direção de vibração das moléculas é a mesma que a direção de propagação da onda sonora (na figura, as moléculas vibram na horizontal - para frente e para trás, enquanto a onda passa na mesma direção).
O que são ondas transversais? Dê dois exemplos.
São ondas cuja direção de vibração é perpendicular à direção de propagação.
Ex.: ondas eletromagnéticas (em que os campos elétrico e magnético oscilam perpendicularmente à direção da velocidade da onda - ver fig.) e cordas vibrantes (a corda vibra na vertical enquanto a onda se propaga no horizontal, por exemplo)..
Explique o que é a polarização da luz.
Toda onda eletromagnética tem uma propriedade chamada de polarização, que descreve como o campo elétrico se propaga. Ou seja, podemos ver o campo elétrico oscilando em direções particulares e filtrá-los (filtro polarizador) da forma como quisermos, fazendo com que o campo elétrico passa a vibrar em uma única direção, polarizando assim, a luz.
Os monitores LCD e telas de celulares ou outros portáteis também se baseiam em polarização para filtrar as cores mostradas. Se colocarmos outro polarizador na frente de uma tela destas (um óculos escuro polarizado, por exemplo) observaremos a queda na qualidade da imagem ou até bloqueio total da luz, dependendo do que a tela mostra - https://www.gta.ufrj.br/grad/07_1/quantica/PolarizaodaLuz.html
Um pulso se propaga em uma corda, conforme mostra a figura. Desenhe o pulso em seu retorno.
Extremidade móvel: mantém a fase da onda.
A figura mostra um padrão de interferência entre ondas. Identifique um ponto de interferência construtiva e um de interferência destrutiva.
https://fisicaevestibular.com.br/novo/ondulatoria/ondas/interferencia-de-ondas/
Um pulso se propaga em uma corda, conforme mostra a figura. Desenhe o pulso em seu retorno.
Extremidade fixa: inversão de fase da onda.
Observe a figura e diga qual foi o tipo de interferência que ocorreu.
Interferência construtiva.
Observe a figura e diga qual foi o tipo de interferência que ocorreu.
Interferência destrutiva. Se fosse onda sonora, não haveria som no momento da interferência. Se fosse luz, seria um ponto escuro.
O que é o fenômeno da difração de uma onda?
A difração acontece quando uma onda encontra um obstáculo, permitindo que a onda contorne esse obstáculo e se espalhe ao passar por uma abertura.
Obs.: Para haver difração, o tamanho da abertura deve ser da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda da onda incidente.
Duas fontes em fase e afastadas entre si emitem ondas que se encontram em um ponto. Como saber se a interferência nesse ponto será construtiva ou destrutiva?
Devemos observar a diferença de caminhos ∆d = |L1 - L2| percorrida pelos ondas, desde a fonte até o ponto de interferência.
Se ∆d = 0, λ, 2λ, 3λ, … -> interferência construtiva, porque se encontrarão na mesma fase.
Se ∆d = 0,5λ, 1,5λ, 2,5λ, … -> interferência destrutiva, porque se encontrarão em fases opostas.
Uma fonte luminosa segue a trajetória apresentada na figura. É possível ver que após a difração na dupla fenda, ocorre um padrão de interferência.
Qual a relação matemática entre a distância d entre as fendas, a distância D das fendas até o anteparo e a distância y do ponto de interferência até o máximo central?
Se a diferença de caminhos ∆d = r1 - r2 for 0, λ, 2λ, 3λ, … -> interferência construtiva (ponto claro); se for 0,5λ, 1,5λ, 2,5λ, … -> interferência destrutiva (ponto escuro). Assim, observando os triângulos retângulos da figura da questão, temos:
y/D = nλ/d
A diferença de caminhos até o max. central é zero, por isso se chama máx. central.
Escreva a equação de efeito Doppler sonoro para o caso de aproximação entre fonte e observador.
Velocidades medidas em relação ao solo.
Escreva a equação de efeito Doppler sonoro para o caso de afastamento entre fonte e observador.
Velocidades medidas em relação ao solo.
