Física: Ondulatória

Cartões · 51

Equação Fundamental da Ondulatória

v = λ · f | v: velocidade de propagação (m/s), λ: comprimento de onda (m), f: frequência (Hz).

Relação entre Período e Frequência

T = 1 / f ou f = 1 / T | T: período (s), f: frequência (Hz ou s⁻¹).

Frequência Angular (Pulsação)

ω = 2 · π · f = 2 · π / T | ω: frequência angular (rad/s), f: frequência (Hz), T: período (s).

Número de Onda

k = 2 · π / λ | k: número de onda (rad/m), λ: comprimento de onda (m).

Função de Onda Harmônica Unidimensional

y(x, t) = A · sen(k·x ± ω·t + φ₀) | y: elongação (m), A: amplitude (m), k: número de onda (rad/m), ω: frequência angular (rad/s), φ₀: fase inicial (rad).

Velocidade de Onda em Corda (Fórmula de Taylor)

v = √(T / μ) | v: velocidade (m/s), T: força de tração na corda (N), μ: densidade linear de massa (kg/m).

Densidade Linear de Massa

μ = m / L | μ: densidade linear (kg/m), m: massa da corda (kg), L: comprimento da corda (m).

Intensidade de uma Onda Sonora

I = P / A | I: intensidade sonora (W/m²), P: potência da fonte (W), A: área da superfície de propagação (m²).

Intensidade Sonora de Fonte Pontual Esférica

I = P / (4 · π · r²) | I: intensidade (W/m²), P: potência (W), r: distância à fonte (m).

Nível Sonoro em Decibéis

β = 10 · log₁₀(I / I₀) | β: nível sonoro (dB), I: intensidade sonora (W/m²), I₀: limiar de audibilidade (10⁻¹² W/m²).

Efeito Doppler para Som (Equação Geral)

fo = ff · (v ± vo) / (v ∓ vf) | fo: frequência observada (Hz), ff: frequência da fonte (Hz), v: velocidade do som (m/s), vo: veloc. do observador (m/s), vf: veloc. da fonte (m/s).

Lei de Snell-Descartes da Refração

n₁ · sen(θ₁) = n₂ · sen(θ₂) | n₁, n₂: índices de refração (adimensionais), θ₁, θ₂: ângulos em relação à reta normal (graus ou radianos).

Índice de Refração Absoluto

n = c / v | n: índice de refração (adimensional), c: velocidade da luz no vácuo (m/s), v: velocidade no meio (m/s).

Relação de Comprimento de Onda e Frequência na Refração

v₁ / v₂ = λ₁ / λ₂ = n₂ / n₁ | v: velocidade (m/s), λ: comprimento de onda (m), n: índice de refração (a frequência f permanece constante).

Ângulo Limite de Reflexão Total

sen(θL) = n₂ / n₁ (para n₁ > n₂) | θL: ângulo limite crítico (rad ou graus), n₁: meio de origem, n₂: meio de destino (adimensionais).

Frequências Harmônicas em Corda Fixa em Ambas as Extremidades

fn = n · v / (2·L) | fn: frequência do n-ésimo harmônico (Hz), n: número harmônico inteiro (1, 2, 3...), v: velocidade (m/s), L: comprimento (m).

Comprimento de Onda em Corda Fixa em Ambas as Extremidades

λn = 2·L / n | λn: comprimento de onda do harmônico n (m), L: comprimento da corda (m), n: harmônico (1, 2, 3...).

Frequências Harmônicas em Tubo Sonoro Aberto

fn = n · v / (2·L) | fn: frequência (Hz), n: número harmônico inteiro (1, 2, 3...), v: velocidade do som (m/s), L: comprimento do tubo (m).

Frequências Harmônicas em Tubo Sonoro Fechado

fn = n · v / (4·L) (n = 1, 3, 5...) | fn: frequência (Hz), n: harmônico ímpar, v: velocidade do som (m/s), L: comprimento do tubo (m).

Comprimento de Onda em Tubo Sonoro Fechado

λn = 4·L / n (n ímpar) | λn: comprimento de onda (m), L: comprimento do tubo (m), n: número do harmônico ímpar (1, 3, 5...).

Interferência de Ondas: Diferença de Marcha Construtiva (Mesma Fase)

Δd = n · λ | Δd: diferença de percurso das ondas (m), n: inteiro (0, 1, 2...), λ: comprimento de onda (m).

Interferência de Ondas: Diferença de Marcha Destrutiva (Mesma Fase)

Δd = (2n + 1) · (λ / 2) | Δd: diferença de percurso (m), n: inteiro (0, 1, 2...), λ: comprimento de onda (m).

Frequência de Batimento

fbat = |f₁ - f₂| | fbat: frequência dos batimentos sonoros (Hz), f₁, f₂: frequências das ondas sobrepostas (Hz).

Energia do Fóton (Hipótese de Planck)

E = h · f = (h · c) / λ | E: energia (J), h: constante de Planck (6,63·10⁻³⁴ J·s), f: frequência (Hz), c: velocidade da luz (m/s), λ: comprimento de onda (m).

Difração por Fenda Simples (Posição dos Mínimos)

a · sen(θ) = m · λ | a: largura da fenda (m), θ: ângulo de espalhamento (graus), m: ordem do mínimo (±1, ±2...), λ: comprimento de onda (m).

Experimento de Dupla Fenda de Young (Posição dos Máximos)

d · sen(θ) = m · λ ou ym = (m · λ · D) / d | d: distância entre fendas (m), D: distância fenda-anteparo (m), ym: posição na tela (m), m: ordem (0, ±1...).

Distância Entre Franjas de Interferência Consecutivas (Young)

Δy = (λ · D) / d | Δy: espaçamento entre franjas (m), λ: comprimento de onda (m), D: distância fenda-tela (m), d: separação entre fendas (m).

Lei de Malus (Polarização da Luz)

I = I₀ · cos²(θ) | I: intensidade transmitida (W/m²), I₀: intensidade do feixe polarizado incidente (W/m²), θ: ângulo entre eixos polarizadores (graus ou rad).

Ângulo de Brewster (Polarização por Reflexão)

tan(θB) = n₂ / n₁ | θB: ângulo de Brewster ou ângulo de polarização (graus ou rad), n₁, n₂: índices de refração dos meios (adimensionais).

Velocidade de Propagação do Som em um Fluido

v = √(B / ρ) | v: velocidade da onda (m/s), B: módulo de compressibilidade volumétrica (Pa ou N/m²), ρ: densidade volumétrica do meio (kg/m³).

Velocidade do Som em Sólidos Longitudinais (Barra Delgada)

v = √(Y / ρ) | v: velocidade longitudinal (m/s), Y: módulo de Young (Pa), ρ: massa específica do sólido (kg/m³).

Velocidade do Som em Gás Ideal

v = √(γ · R · T / M) | v: velocidade (m/s), γ: coeficiente adiabático (adimensional), R: constante dos gases (J/(mol·K)), T: temperatura (K), M: massa molar (kg/mol).

Pressão de Radiação de Onda Eletromagnética (Absorção Total)

Prad = I / c | Prad: pressão de radiação (Pa), I: intensidade da onda eletromagnética (W/m²), c: velocidade da luz (m/s).

Densidade Volumétrica de Energia de Onda Eletromagnética

u = ε₀ · E² = B² / μ₀ | u: densidade de energia (J/m³), ε₀: permissividade elétrica (F/m), μ₀: permeabilidade magnética (H/m), E: campo elétrico (V/m), B: campo magnético (T).

Vetor de Poynting (Módulo Instantâneo)

S = (E · B) / μ₀ | S: fluxo de energia eletromagnética por unidade de área (W/m²), E: campo elétrico (V/m), B: campo magnético (T), μ₀: permeabilidade (H/m).

Relação de Amplitude em Ondas Eletromagnéticas

E = c · B | E: amplitude do campo elétrico (V/m), c: velocidade da luz (m/s), B: amplitude do campo magnético (T).

Velocidade da Luz no Vácuo via Constantes Fundamentais

c = 1 / √(μ₀ · ε₀) | c: velocidade da luz (m/s), μ₀: permeabilidade do vácuo (H/m), ε₀: permissividade do vácuo (F/m).

Potência Média de Onda Mecânica em Corda

P = 0,5 · μ · v · ω² · A² | P: potência média (W), μ: densidade linear (kg/m), v: velocidade (m/s), ω: frequência angular (rad/s), A: amplitude (m).

Critério de Rayleigh para Resolução Angular

θmin = 1,22 · λ / D | θmin: limite de difração / resolução angular mínima (rad), λ: comprimento de onda (m), D: diâmetro da abertura/lente (m).

Comprimento de Onda de de Broglie

λ = h / p = h / (m · v) | λ: comprimento de onda da matéria (m), h: constante de Planck (J·s), p: momento linear (kg·m/s), m: massa (kg), v: velocidade (m/s).

Velocidade de Fase de uma Onda

vfase = ω / k | vfase: velocidade de fase (m/s), ω: frequência angular (rad/s), k: número de onda (rad/m).

Velocidade de Grupo de um Pacote de Ondas

vgrupo = dω / dk | vgrupo: velocidade de grupo (m/s), dω/dk: derivada da frequência angular em relação ao número de onda (m/s).

Atenuação de Onda Esférica por Espalhamento Geométrico

A₂ / A₁ = r₁ / r₂ | A₁, A₂: amplitudes nos raios r₁ e r₂ (m), r₁, r₂: distâncias até a fonte puntual (m).

Variação de Fase em Relação à Variação Espacial

Δφ = k · Δx = (2 · π / λ) · Δx | Δφ: diferença de fase (rad), k: número de onda (rad/m), Δx: distância espacial percorrida (m), λ: comp. de onda (m).

Variação de Fase em Relação ao Tempo

Δφ = ω · Δt = (2 · π / T) · Δt | Δφ: diferença de fase (rad), ω: frequência angular (rad/s), Δt: intervalo de tempo decorrido (s), T: período (s).

Diferença de Nível Sonoro Entre Duas Distâncias

Δβ = 20 · log₁₀(r₁ / r₂) | Δβ: variação do nível sonoro (dB), r₁, r₂: distâncias inicial e final da fonte pontual (m).

Número de Mach

M = v / c_som | M: número de Mach (adimensional), v: velocidade do corpo móvel (m/s), c_som: velocidade local do som (m/s).

Semiângulo do Cone de Mach (Onda de Choque)

sen(θ) = 1 / M = c_som / v | θ: semiângulo de abertura da onda de choque (graus ou rad), M: número de Mach, v: velocidade da fonte (m/s).

Espaçamento Entre Nós Adjacentes em Onda Estacionária

d_nó = λ / 2 | d_nó: distância entre dois nós ou dois ventres consecutivos (m), λ: comprimento de onda (m).

Espaçamento Nó-Ventre em Onda Estacionária

d_nó-ventre = λ / 4 | d_nó-ventre: distância mínima entre um nó e um ventre consecutivos (m), λ: comprimento de onda (m).

Fórmula do Desvio Mínimo em Prisma

n = sen((A + Dm)/2) / sen(A/2) | n: índice relativo do prisma, A: ângulo de abertura/refringência (graus), Dm: desvio angular mínimo (graus).