Física: Ondulatória

Cartões · 50

Onda mecânica

Perturbação que necessita de um meio material para se propagar, transportando apenas energia e quantidade de movimento, não matéria.

Onda eletromagnética

Onda formada por campos elétrico e magnético oscilantes e perpendiculares entre si, capaz de se propagar no vácuo com velocidade c = 3 x 10^8 m/s.

Onda transversal

Onda na qual a direção de oscilação do meio é perpendicular à direção de propagação da energia (exemplo: ondas eletromagnéticas e em cordas).

Onda longitudinal

Onda na qual a direção de oscilação das partículas coincide com a direção de propagação da onda (exemplo: ondas sonoras em fluidos).

Comprimento de onda (lambda)

Distância percorrida pela onda durante um período completo, ou a distância entre duas cristas sucessivas. Unidade SI: metro (m).

Frequência (f)

Número de oscilações ou ciclos completos realizados pela onda por unidade de tempo. Unidade SI: Hertz (Hz = 1/s).

Período (T)

Tempo necessário para a realização de uma oscilação completa da onda. Relação: T = 1/f. Unidade SI: segundo (s).

Amplitude (A)

Distância máxima da oscilação em relação à posição de equilíbrio; está relacionada com a energia transportada pela onda. Unidade SI: metro (m).

Equação fundamental da ondulatória

v = lambda * f, onde v é a velocidade de propagação (m/s), lambda é o comprimento de onda (m) e f é a frequência (Hz).

Velocidade de propagação (v)

Taxa com que a perturbação viaja através do meio. Depende exclusivamente das propriedades físicas do meio. Unidade SI: m/s.

Fórmula de Taylor (cordas)

v = raiz(T / mu), calcula a velocidade da onda em uma corda sob tração T (N) e densidade linear mu (kg/m).

Densidade linear de massa (mu)

Razão entre a massa da corda e seu comprimento: mu = m / L. Unidade SI: quilograma por metro (kg/m).

Crista e vale

Crista é o ponto de elongação máxima positiva de uma onda; vale (ou depressão) é o ponto de elongação máxima negativa.

Fase de uma onda

Estado momentâneo de vibração de um ponto da onda, caracterizado por sua posição e sentido de movimento.

Frente de onda

Superfície imaginária que une todos os pontos do meio atingidos pela perturbação no mesmo instante e em mesma fase.

Raio de onda

Linha imaginária perpendicular à frente de onda que indica a direção e o sentido de propagação da onda.

Reflexão de ondas

Fenômeno em que a onda atinge uma fronteira e retorna ao meio original, mantendo velocidade, frequência e comprimento inalterados.

Reflexão com extremidade fixa

A onda refletida retorna com inversão de fase (defasagem de 180 graus ou pi radianos) devido à força de reação da fronteira.

Reflexão com extremidade livre

A onda refletida retorna em concordância de fase (sem inversão de fase), pois a extremidade se desloca livremente.

Refração de ondas

Passagem da onda de um meio para outro com mudança na velocidade e no comprimento de onda, mantendo a frequência constante.

Lei de Snell-Descartes na refração

sen(i) / sen(r) = v1 / v2 = lambda1 / lambda2, relacionando os ângulos com as velocidades e comprimentos de onda nos dois meios.

Índice de refração absoluto (n)

Razão adimensional entre a velocidade da luz no vácuo (c) e a velocidade no meio (v): n = c / v. n sempre >= 1.

Difração de ondas

Capacidade de uma onda contornar obstáculos ou passar por frestas com dimensões comparáveis ao seu comprimento de onda.

Interferência construtiva

Superposição de duas ondas em concordância de fase, resultando em uma onda de maior amplitude: A_resultante = A1 + A2.

Interferência destrutiva

Superposição de duas ondas em oposição de fase; se as amplitudes forem iguais, cancelam-se mutuamente (amplitude resultante nula).

Condição de interferência (diferença de caminho Delta d)

Delta d = n * (lambda / 2); interferência construtiva para n par e destrutiva para n ímpar (fontes em fase).

Polarização de ondas

Processo de filtrar as direções de oscilação de uma onda transversal para vibrar em um único plano. Ondas longitudinais não sofrem polarização.

Dispersão ondulatória

Variação da velocidade de propagação de uma onda conforme sua frequência no meio, como a separação da luz branca em um prisma.

Ressonância

Transferência máxima de energia para um sistema quando excitado por uma força periódica de frequência igual à sua frequência natural.

Onda estacionária

Padrão de vibração resultante da superposição de duas ondas idênticas que se propagam na mesma direção, mas em sentidos opostos.

Nó e ventre em onda estacionária

Nó é o ponto de interferência destrutiva permanente (amplitude zero); ventre é o ponto de interferência construtiva (amplitude máxima).

Distância entre dois nós consecutivos

A distância entre nós consecutivos (ou entre ventres consecutivos) em uma onda estacionária é igual a lambda / 2.

Harmônicos em cordas fixas nas duas pontas

f_n = n * (v / 2L), onde n é o número do harmônico (n = 1, 2, 3...) e L é o comprimento da corda (m).

Primeiro harmônico (frequência fundamental)

Menor frequência capaz de produzir uma onda estacionária estável em um sistema ressonante; n = 1 na fórmula de harmônicos.

Tubo sonoro aberto

Apresenta ventres nas duas extremidades abertas. Suas frequências de ressonância são dadas por f_n = n * (v / 2L), com n = 1, 2, 3...

Tubo sonoro fechado

Apresenta um nó na extremidade fechada e um ventre na aberta. Suas frequências são f_n = n * (v / 4L), contendo apenas harmônicos ímpares.

Espectro audível humano

Faixa de frequências sonoras perceptíveis pelo ouvido humano padrão, situada aproximadamente entre 20 Hz e 20 000 Hz.

Infrassom

Onda sonora mecânica cuja frequência é inferior ao limite audível humano, ou seja, f < 20 Hz.

Ultrassom

Onda sonora mecânica cuja frequência é superior ao limite da audição humana, ou seja, f > 20 000 Hz (20 kHz).

Altura do som

Qualidade fisiológica do som ligada à frequência: sons de alta frequência são agudos (altos) e de baixa frequência são graves (baixos).

Intensidade sonora (I)

Potência transportada pela onda por unidade de área: I = P / A. Unidade SI: Watt por metro quadrado (W/m^2).

Nível sonoro (beta)

Escala logarítmica da sensação sonora: beta = 10 * log10(I / I0), onde I0 = 10^-12 W/m^2. Medido em decibéis (dB).

Timbre sonoro

Qualidade fisiológica que permite diferenciar sons de mesma frequência e intensidade emitidos por fontes distintas, devido ao formato da onda.

Eco e reverberação

Eco ocorre se o som refletido chega ao ouvido com intervalo >= 0,1 s (distância >= 17 m no ar); reverberação ocorre com intervalo < 0,1 s.

Efeito Doppler

Mudança aparente na frequência percebida por um observador devido ao movimento relativo de aproximação ou afastamento entre fonte e observador.

Equação do Efeito Doppler

f_obs = f_fonte * [(v +- v_obs) / (v -+ v_fonte)], onde v é a velocidade da onda no meio e os sinais dependem do sentido relativo.

Batimento

Oscilação periódica de amplitude resultante da interferência de duas ondas sonoras de frequências ligeiramente diferentes: f_bat = |f1 - f2|.

Espectro eletromagnético

Conjunto ordenado de ondas eletromagnéticas: rádio, micro-ondas, infravermelho, visível, ultravioleta, raios X e raios gama.

Energia do fóton (Equação de Planck)

E = h * f, onde h é a constante de Planck (aproximadamente 6,63 x 10^-34 J*s) e f é a frequência da radiação (Hz).

Intensidade luminosa / Irradiância

Energia que atravessa uma unidade de área por segundo, proporcional ao quadrado da amplitude da onda: I propto A^2.