Física: Ondulatória

Cartões · 52

Equação Fundamental da Ondulatória

v = λ * f, onde v é a velocidade da onda, λ é o comprimento de onda e f é a frequência da oscilação.

Relação entre Período e Frequência

f = 1 / T ou T = 1 / f, onde f é a frequência (em Hz) e T é o período da onda (em segundos).

Frequência Angular (Pulsação)

ω = 2 * π * f = 2 * π / T, onde ω é a frequência angular (rad/s), f é a frequência e T é o período.

Número de Onda Angular

k = 2 * π / λ, onde k representa o número de onda angular (rad/m) e λ é o comprimento de onda.

Velocidade de Propagação por Frequência Angular

v = ω / k, onde v é a velocidade da onda, ω é a frequência angular e k é o número de onda angular.

Equação de Onda Harmônica Progressiva Unidimensional

y(x,t) = A * cos(k*x - ω*t + φ), onde y é a elongação, A é a amplitude, k é o número de onda, ω é a frequência angular e φ é a fase inicial.

Fórmula de Taylor (Velocidade em Corda Tensionada)

v = √(T / μ), onde v é a velocidade da onda, T é a tração na corda e μ é a densidade linear de massa.

Densidade Linear de Massa

μ = m / L, onde μ é a densidade linear, m é a massa total da corda e L é o comprimento da corda.

Densidade Volumétrica e Massa Linear

μ = ρ * A, onde μ é a densidade linear, ρ é a massa específica do material e A é a área de seção transversal da corda.

Intensidade de uma Onda Esférica

I = P / (4 * π * r²), onde I é a intensidade da onda, P é a potência emitida pela fonte e r é o raio ou distância até a fonte.

Nível Sonoro em Decibéis

β = 10 * log10(I / I0), onde β é o nível de intensidade sonora (dB), I é a intensidade e I0 é a intensidade de referência (10⁻¹² W/m²).

Efeito Doppler Geral para Som

fo = f * (v ± vo) / (v ∓ vf), onde fo é a frequência percebida, f é a da fonte, v a velocidade do som, vo a do observador e vf a da fonte.

Efeito Doppler com Observador em Repouso

fo = f * v / (v ∓ vf), onde fo é a frequência percebida, f é a frequência própria, v é a do som e vf a velocidade da fonte que se move.

Efeito Doppler com Fonte em Repouso

fo = f * (v ± vo) / v, onde fo é a frequência percebida, f é a própria, v é a velocidade do som e vo a velocidade do observador móvel.

Frequência de Batimento

fbat = |f1 - f2|, onde fbat é a frequência dos batimentos percebidos e f1 e f2 são as frequências das duas ondas que interferem.

Interferência Construtiva por Diferença de Caminho (Fontes em Fase)

Δd = n * λ (com n = 0, 1, 2, ...), onde Δd é a diferença de percurso e λ é o comprimento de onda da perturbação.

Interferência Destrutiva por Diferença de Caminho (Fontes em Fase)

Δd = (n + 1/2) * λ (com n = 0, 1, 2, ...), onde Δd é a diferença de percurso percorrido pelas ondas e λ é o comprimento de onda.

Harmônicos em Corda com Extremidades Fixas

fn = n * v / (2 * L) (n = 1, 2, 3...), onde fn é a frequência do n-ésimo harmônico, v é a velocidade da onda e L é o comprimento da corda.

Comprimento de Onda em Corda com Extremidades Fixas

λn = 2 * L / n (n = 1, 2, 3...), onde λn é o comprimento de onda do harmônico n e L é o comprimento da corda.

Harmônicos em Tubo Sonoro Aberto

fn = n * v / (2 * L) (n = 1, 2, 3...), onde fn é a frequência de ressonância, v é a velocidade do som e L é o comprimento do tubo.

Harmônicos em Tubo Sonoro Fechado

fn = n * v / (4 * L) (apenas para n ímpar: 1, 3, 5...), onde fn é a frequência harmônica, v é a velocidade do som e L é o tubo.

Comprimento de Onda em Tubo Fechado

λn = 4 * L / n (com n ímpar: 1, 3, 5...), onde λn é o comprimento de onda ressonante e L é o comprimento físico do tubo.

Velocidade do Som em um Gás Ideal

v = √(γ * R * T / M), onde v é a velocidade, γ é o expoente adiabático, R a constante dos gases, T a temperatura absoluta e M a massa molar.

Aproximação da Velocidade do Som no Ar com a Temperatura

v ≈ 331,3 + 0,606 * θ, onde v é a velocidade do som em m/s e θ é a temperatura em graus Celsius (°C).

Velocidade da Luz no Vácuo em Função das Constantes Eletromagnéticas

c = 1 / √(ε0 * μ0), onde c é a velocidade da luz, ε0 é a permissividade elétrica do vácuo e μ0 é a permeabilidade magnética do vácuo.

Índice de Refração Absoluto

n = c / v, onde n é o índice de refração do meio, c é a velocidade da luz no vácuo e v é a velocidade da luz no referido meio.

Lei de Snell-Descartes para a Refração

n1 * sen(θ1) = n2 * sen(θ2), onde n1 e n2 são os índices de refração dos meios e θ1 e θ2 são os ângulos de incidência e refração.

Relação da Refração com o Comprimento de Onda

λ1 / λ2 = v1 / v2 = n2 / n1, relacionando os comprimentos de onda (λ), velocidades (v) e índices de refração (n) em dois meios.

Ângulo Limite (Ângulo Crítico para Reflexão Total)

sen(θc) = n2 / n1 (onde n1 > n2), sendo θc o ângulo incidente a partir do qual ocorre reflexão total interna no meio mais refringente.

Densidade de Energia de uma Onda Mecânica

u = 1/2 * ρ * ω² * A², onde u é a densidade média de energia por volume, ρ é a densidade do meio, ω a frequência angular e A a amplitude.

Potência Média de uma Onda em uma Corda

P = 1/2 * μ * v * ω² * A², onde P é a potência transmitida, μ a densidade linear, v a velocidade de propagação, ω a pulsação e A a amplitude.

Lei de Malus (Polarização da Luz)

I = I0 * cos²(θ), onde I é a intensidade transmitida após o analisador, I0 a intensidade incidente e θ o ângulo entre seus eixos de transmissão.

Ângulo de Brewster (Ângulo de Polarização)

tan(θB) = n2 / n1, onde θB é o ângulo de incidência cuja luz refletida fica completamente polarizada perpendicularmente ao plano de incidência.

Experimento de Young: Posição dos Máximos de Interferência

y = (m * λ * D) / d (m = 0, ±1, ±2...), onde y é a posição na tela, D a distância até a tela, d o afastamento das fendas e λ o comprimento de onda.

Experimento de Young: Posição dos Mínimos de Interferência

y = ((m + 1/2) * λ * D) / d (m = 0, ±1, ±2...), onde y representa a coordenada de um mínimo de intensidade (franja escura) no anteparo.

Difração por Fenda Simples (Mínimos de Intensidade)

a * sen(θ) = m * λ (m = ±1, ±2...), onde a é a largura da fenda, θ é o ângulo de difração, m é a ordem do mínimo e λ o comprimento de onda.

Critério de Rayleigh para Resolução Angular

θmin = 1,22 * λ / D, onde θmin é o ângulo mínimo de resolução entre duas fontes, λ é o comprimento de onda e D o diâmetro da abertura circular.

Rede de Difração (Posição dos Máximos Principais)

d * sen(θ) = m * λ (m = 0, ±1, ±2...), onde d é o espaçamento entre as fendas contíguas, θ é o ângulo de difração e m a ordem espectral.

Relação entre Fase e Diferença de Caminho

Δφ = (2 * π / λ) * Δx = k * Δx, onde Δφ é a defasagem angular entre as duas ondas e Δx é a diferença de caminho percorrido.

Amplitude Resultante da Interferência de Duas Ondas Idênticas com Diferença de Fase

Ares = 2 * A * |cos(Δφ / 2)|, onde Ares é a amplitude da onda resultante, A a amplitude de cada onda individual e Δφ a diferença de fase.

Onda Estacionária: Equação Geral

y(x,t) = [2 * A * sen(k*x)] * cos(ω*t), onde a expressão entre colchetes é a amplitude espacialmente variável do padrão estacionário.

Distância entre Nós Sucessivos em Onda Estacionária

d = λ / 2, onde d é a distância geométrica entre dois nós (pontos de amplitude nula) ou entre dois ventres consecutivos.

Número de Mach

M = vobjeto / vsom, onde M é o número de Mach adimensional, vobjeto é a velocidade da fonte e vsom é a velocidade de propagação do som no meio.

Semiângulo do Cone de Mach (Onda de Choque)

sen(α) = vsom / vobjeto = 1 / M, onde α é o semiângulo de abertura do cone de choque supersônico gerado pelo móvel.

Impedância Acústica Característica

Z = ρ * v, onde Z é a impedância acústica de um meio material, ρ é sua massa específica e v é a velocidade local do som nele.

Coeficiente de Reflexão em Amplitude na Fronteira de Cordas

R = (Z1 - Z2) / (Z1 + Z2), onde R relaciona a amplitude refletida à incidente, sendo Z1 e Z2 as impedâncias lineares dos dois meios.

Coeficiente de Transmissão em Amplitude na Fronteira de Cordas

T = (2 * Z1) / (Z1 + Z2), onde T relaciona a amplitude transmitida à amplitude incidente entre os meios 1 e 2.

Velocidade de Onda Longitudinal em Sólido (Haste)

v = √(E / ρ), onde v é a velocidade da onda elástica, E é o módulo de elasticidade de Young do sólido e ρ é a massa específica.

Velocidade de Onda Longitudinal em Fluido Estendido

v = √(B / ρ), onde v é a velocidade do som no fluido, B é o módulo de compressibilidade volumétrica e ρ é a densidade do fluido.

Atenuação Exponencial da Intensidade em Meio Absorvedor

I(x) = I0 * e^(-α * x), onde I(x) é a intensidade no ponto x, I0 a intensidade inicial e α o coeficiente de atenuação linear do meio.

Energia do Fóton de uma Onda Eletromagnética

E = h * f = (h * c) / λ, onde E é a energia do quantum/fóton, h é a constante de Planck, f a frequência e λ o comprimento de onda.

Vetor de Poynting (Intensidade Instantânea da Onda Eletromagnética)

S = (1 / μ0) * (E × B), onde S mede o fluxo direcional de energia eletromagnética por unidade de área, e E e B são os campos elétrico e magnético.