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aula 22

Fenômenos Ondulatórios - I

Reflexão

Os fenômenos de reflexão, refração e difração estão presentes não só nas ondas de natureza eletromagnética, mas também nas ondas mecânicas.

A reflexão de ondas ocorre quando uma onda encontra uma barreira de separação de dois meios com propriedades distintas. As características das ondas incidente e refletidas são idênticas (comprimento de onda, frequência, velocidade de propagação.

Refração

Analogamente, as ondas eletromagnéticas já estudadas (luz), a refração de uma onda consiste em alterar a velocidade de propagação de um meio para outro, o que geralmente causa um desvio na direção de propagação.

\[n\ =\ \frac{c}{v}\ \ \ \ \ \ \ (01)\]

Analisando a equação (01) nota-se que se a velocidade da onda muda de um meio para outro e sua frequência permanece constante, é preciso que o comprimento de onda também seja alterado de maneira diretamente proporcional à velocidade de propagação, ou seja:

\[\frac{{{V}_{1}}}{{{V}_{2}}}\ =\ \frac{{{\lambda }_{1}}}{{{\lambda }_{2}}}\ =\ \frac{sen\ \hat{I}}{sen\ \hat{r}}\ =\ \frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}\ \ \ \ \ \ \ \ (02)\]

onde  é o ângulo entre onda incidente e a normal, e  o ângulo entre onda refratada e a normal. Além disso. a equação anterior é conhecida como Lei de Snell-Descartes.

Difração

A difração de uma onda consiste na capacidade desta onda contornar obstáculos chegando a lugares os quais não seriam atingidos por propagação retilínea. Este fenômeno é observado acentuadamente em ondas sonoras, e dificilmente observado em ondas luminosas, por conta da ordem de grandeza dos comprimentos de onda.

Polarização

A polarização é um fenômeno observado apenas em ondas transversais, não sendo possível dessa forma polarizar o som.    

Uma onda transversal em uma corda geralmente se propaga em várias direções, sendo a polarização onda a “filtragem” transversal de sua propagação ao longo da corda, como mostra a figura abaixo.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

(UFMG-MG) O muro de uma casa separa Laila de sua gatinha. Laila ouve o miado da gata, embora não consiga enxergá-la.

Nessa situação, Laila pode ouvir, mas não pode ver sua gata, PORQUE:

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01

(UFG) Um funcionário de um banco surpreende-se ao ver a porta da caixa-forte entreaberta e, mesmo sem poder ver os assaltantes no seu interior, ouve a conversa deles. A escuta é possível graças à combinação dos fenômenos físicos da:

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02

(UFRS) Um trem de ondas planas de comprimento de onda —, que se propaga para a direita em uma cuba com água, incide em um obstáculo que apresenta uma fenda de largura F. Ao passar pela fenda, o trem de ondas muda sua forma, como se vê na fotografia a seguir.

Qual é o fenômeno físico que ocorre com a onda quando ela passa pela fenda?

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03

(UFRGS-RS) A principal diferença entre o comportamento de ondas transversais e de ondas longitudinais consiste no fato de que estas:

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04

(UFRS) Quando você anda em um velho ônibus urbano, é fácil perceber que, dependendo da frequência do giro do motor, diferentes componentes do ônibus entram em vibração.

O fenômeno físico que está se produzindo nesse caso é conhecido como:

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05

(UFMG-MG) Para que um corpo vibre em ressonância com um outro é preciso que:

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06

(UNIFESP-SP) A figura representa um pulso se propagando em uma corda.

Pode-se afirmar que, ao atingir a extremidade dessa corda, o pulso se reflete:

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07

(UFF-RJ) A figura representa a propagação de dois pulsos em cordas idênticas e homogêneas. A extremidade esquerda da corda, na situação I, está fixa na parede e, na situação II, está livre para deslizar, com atrito desprezível, ao longo de uma haste.

Identifique a opção em estão mais bem representados os pulsos refletidos nas situações I e II.

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08

(FATEC-SP) A figura representa as cristas de uma onda propagando-se na superfície da água em direção a uma barreira.

É correto afirmar que, após a reflexão na barreira,

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09

(MACKENZIE-SP) A figura mostra uma onda transversal periódica, que se propaga com velocidade v₁ = 8 m/s em uma corda AB, cuja densidade linear é µ₁. Esta corda está ligada a uma outra BC, cuja densidade é m₂, sendo que a velocidade de propagação da onda nesta segunda corda é v₂ = 10 m/s.

O comprimento de onda quando a onda se propaga na corda BC é igual a:

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10

EXERCÍCIOS EXTRAS

(UFRN-RN) Paulo está trabalhando no alto de um barranco e pede uma ferramenta a Pedro, que está na parte de baixo. Além do barranco, não existe, nas proximidades, nenhum outro obstáculo. Do local onde está, Pedro não vê Paulo, mas escuta-o muito bem porque, ao atingirem a quina do barranco, as ondas sonoras sofrem:

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01

(UNIRIO-RJ) Um movimento ondulatório propaga-se para a direita e encontra o obstáculo AB, onde ocorre o fenômeno representado na figura, que é o de:

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02

(UFMG) Um feixe de luz do Sol é decomposto ao passar por um prisma de vidro. O feixe de luz visível resultante é composto de ondas como:

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03

(UFMG-MG) Rafael e Joana observam que, após atravessar um aquário cheio de água, um feixe de luz do Sol se decompõe em várias cores, que são vistas num anteparo que intercepta o feixe.

Tentando explicar esse fenômeno, cada um deles faz uma afirmativa:

  • Rafael: “Isso acontece porque, ao atravessar o aquário, a frequência da luz é alterada. ”
  • Joana: “Isso acontece porque, na água, a velocidade da luz depende da frequência. ”

Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que

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04

(UFG-GO) Uma estação de rádio emite ondas médias na faixa de 1 MHz com comprimento de onda de 300 m. Essa radiação contorna facilmente obstáculos como casas, carros, árvores etc. devido ao fenômeno físico da:

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05

(UNIFESP-SP) Se você colocar sua mão em forma de concha em um de seus ouvidos, é provável que ouça um leve ruído. É um ruído semelhante ao que se ouve quando se coloca junto ao ouvido qualquer objeto que tenha cavidade, como uma concha do mar ou um canudo. A fonte sonora que dá origem a esse ruído:

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06

(UEPB-PB) Todo corpo capaz de vibrar ou oscilar tem frequência natural de oscilação, quer seja ele uma lâmina de aço, um copo de vidro, um automóvel, quer seja uma ponte. Se uma fonte oscilante tiver a mesma frequência que a frequência natural de um corpo, este pode atingir o colapso. Foi o que aconteceu com a ponte de Tacoma em 1940 nos Estados Unidos, levando-a quebrar-se, conforme ilustrado nas figuras abaixo.

Sobre este fenômeno, é correto afirmar:

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07

(UFT-TO) Um campo elétrico de amplitude máxima A se propaga no ar na direção y, na velocidade da luz (c = 3 x 10⁸ m/s). A figura abaixo ilustra a curva da intensidade do campo elétrico, em função de y, que se situa no plano yz. Qual das afirmações está correta:

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08

(MACKENZIE-SP) Com relação ao movimento ondulatório, podemos afirmar que:

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09

(UNESP-SP) A figura representa uma onda periódica I que atinge a superfície de separação S entre dois meios. Representa também outros dois trens de ondas, X e Y, a serem identificados, e a linha pontilhada representa a normal à superfície de separação S. Os dois trens de ondas X e Y correspondem, respectivamente, a ondas:

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(UFF-RJ) Sabe-se que a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética depende do meio em que a mesma se propaga. Assim sendo, pode-se afirmar que uma onda eletromagnética na região do visível, ao mudar de um meio para outro:

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11

(UEM-PR) Em exames de ultrassonografia, ondas sonoras com frequências da ordem de 106 Hz se propagam no corpo humano e são refletidas nos diferentes tecidos de seus órgãos internos. O som refletido é interpretado eletronicamente para formar imagens que são utilizadas em análise e diagnóstico médico e, também, no acompanhamento do desenvolvimento do feto. Com relação às ondas sonoras, assinale o que for correto.

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12

(UEPG-PR) Os fenômenos sonoros estão relacionados com a vibração de corpos materiais, portanto, sempre que se escuta um som, há um corpo material vibrando. Sobre as ondas sonoras, assinale o que for correto.

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(UFBA) A figura mostra, esquematicamente, as frentes de ondas planas, geradas em uma cuba de ondas, em que duas regiões, nas quais a água tem profundidades diferentes, são separadas pela superfície imaginária S. As ondas são geradas na região I, com frequência de 4 Hz, e se deslocam em direção à região II. Os valores medidos, no experimento, para distâncias entre duas cristas consecutivas nas regiões I e II valem, respectivamente, 1,25 cm e 2,00 cm. Com base nessas informações e na análise da figura, dê a soma dos números das afirmativas corretas:

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(UNB-DF) Considere a situação em que uma onda se propaga do meio I para o meio II, sendo que q velocidade de propagação V₁ é maior que a velocidade de propagação V₂, no meio II. Representando por f₀ a frequência da fonte e por λ₁ e λ₂ os comprimentos de onda nos meios I e II, respectivamente, julgue os itens abaixo:

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15

(UEM-PR) Três cordas, A, B e C, homogêneas, flexíveis e com densidades lineares  µ, 3µ, e 2µ, respectivamente, são conectadas na sequência ABC. Em uma das extremidades livres do conjunto, a corda C é mantida fixa, enquanto na outra extremidade livre, na corda A um pulso mecânico é repentinamente aplicado. Considerando que o conjunto é mantido reto na horizontal e desprezando a resistência do ar e a ação da gravidade, assinale o que for correto.

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16

(FUVEST-SP) Uma onda sonora em repouso no ponto A da figura emite, num gás, ondas esféricas de frequência 50Hz e comprimento de onda 6,0m, que se refletem em uma parede rígida. Considere o ponto B da figura e as ondas que se propagam entre A e B diretamente (sem reflexão) e refletindo-se na parede.

Pede-se:

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17

(PUCC-SP) Na superfície da água parada de um tanque quadrado de 30cm de lado, provoca-se no centro do mesmo uma onda que se propaga com frentes de onda circulares, com frequência de 5Hz e velocidade de 8cm/s. Represente a configuração da frente de onda, depois de 2s de sua geração.

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18

(UFB) As frentes de ondas sucessivas emitidas por uma fonte F, possuem velocidade de 10m/s, incidem no anteparo A da figura, onde está representado o raio de onda incidente, e são refletidas.

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19

(FUVEST-SP) Um canal de navegação de 4,0m de largura tem suas comportas semiabertas, como está indicado na figura. Ondas planas propagam-se na superfície da água do canal com velocidade igual a 2,0m/s. considere uma crista AB, na posição indicada na figura, no instante t=0.

Esboce a configuração dessa crista depois de decorridos 1,5s, indicando a distância, em metros, entre seus extremos A’B’ nessa configuração (despreze efeitos da difração).

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