Fenômenos ondulados

O reflexo da luz é um fenômeno ondulado que nos permite ver a imagem de um edifício claramente refletido nos painéis de vidro do outro

O que são fenômenos ondulados?

O fenômenos ondulados Eles ocorrem quando as ondas se espalham em um meio e encontram outras ondas, com mudanças no meio, fronteiras, lacunas e obstáculos em geral. Isso causa alterações na forma das ondas e seu deslocamento.

Ondas transportam energia, não importa. Se olharmos bem, quando uma pedra é jogada em uma lagoa, que se espalha na água é a perturbação, uma vez que as moléculas de fluido se movem brevemente de sua posição de equilíbrio e retornam assim que o distúrbio se afasta.

Como não há transporte de matéria, podemos esperar que as ondas se comportem de maneiras diferentes, como os objetos faria quando interagirem.

As ondas conseguem atravessar mídias diferentes e até ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo, algo que as partículas de massa não podem fazer, pelo menos em nível macroscópico (os elétrons têm massa e podem experimentar fenômenos ondulatórios).

Entre os principais fenômenos ondulados que podemos observar na natureza estão reflexão, refração, interferência e difração.

Tanto a luz quanto o som, tão preciosos aos sentidos, se comportaram como ondas e experimentam todos esses fenômenos, dentro das diferenças em suas respectivas naturezas.

Por exemplo, a luz não precisa de material para se espalhar, enquanto o som. Além disso, a luz é uma onda transversal (a perturbação é perpendicular à direção em que a onda se move), enquanto o som é uma onda longitudinal (distúrbios e deslocamento são paralelos).

Tipos de fenômenos ondulados

Apesar de sua natureza diferente, todas as ondas têm em comum os seguintes fenômenos ondulados:

Reflexão

Reflexão e refração da luz. Fonte: Wikimedia Commons.

Quando as ondas viajam às vezes, encontram fronteiras que separam um meio de outro, por exemplo, um pulso que viaja por uma corda firmemente segurando uma extremidade.

Quando o pulso atinge o fim da corda, ele retorna em grande parte, mas faz com que seja investido. Dizem então que o pulso experimenta reflexão, ou seja, é refletida na fronteira entre a corda e o apoio.

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O investimento em pulso é devido à reação exercida pelo apoio na corda, que por lei de ação e reação tem a mesma direção e magnitude, mas de outra forma. Por esse motivo, o pulso é revertido quando ele viaja de volta.

Outra possibilidade é que a corda tenha alguma liberdade no assunto extremo, por exemplo, é atado a um anel que pode deslizar em uma barra. Então o pulso enviado através da corda não retorna invertido.

Em termos gerais, quando uma onda se espalha e atinge o limite que separa dois meios diferentes, experimenta uma mudança de direção. Para a onda conhecida como onda incidente, que retorna é a onda refletida e, se uma parte for transmitida ao outro meio, é conhecida como uma onda refratada.

O som é uma onda, então experimente reflexão ao falar em uma sala vazia. A luz também é uma onda e podemos vê -la refletindo no espelho, na superfície tranquila de um lago ou na janela um arranha -céu.

Refração

O lápis parece dobrado devido à refração que a luz sofre à medida que passa de um meio para outro. Fonte: Wikimedia Commons.

O fenômeno da refração ocorre quando uma onda passa de um meio para outro, por exemplo, de ar para água. Uma parte da onda é transmitida para o segundo meio: a onda refratada.

Ao tentar pegar um objeto submerso no fundo de uma fonte ou um balde, é muito provável que não chegue a ele, mesmo que a mão seja direcionada onde o objeto está. E isso ocorre porque os raios de luz mudaram sua direção quando passaram do ar para a água, ou seja, eles experimentaram refração.

Além disso, a velocidade com que as ondas se movem varia de acordo com o meio. No vácuo, as ondas leves se movem com velocidade constante c = 300.000 km/s, mas na água a velocidade diminui até (3/4) C e ainda mais vidro: A (2/3) C.

A velocidade da luz em um meio depende do índice de refração disso, definido como o motivo entre C e a velocidade e que a luz tem no meio:

N = c/v

O fenômeno é análogo a um carrinho de brinquedo que rola em um piso duro de cerâmica ou madeira muito puxada e de repente rolou em um tapete. Não apenas modifica seu endereço, mas também diminui sua velocidade.

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Absorção

As ondas de rádio serão absorvidas à medida que se separam do centro de emissão.

Se a onda atingir um meio diferente, pode acontecer que produz toda a energia que transporta e sua amplitude é zero. É dito então que a onda foi absorvida.

Interferência

Ondas sonoras podem viver juntas, mas uma será sobreposta no outro. Isso acontece quando conversamos ao telefone, mas há uma partida de futebol na televisão em segundo plano.

Dois objetos não compartilham seu espaço, no entanto, duas ou mais ondas não têm problema em estar ao mesmo tempo no mesmo ponto do espaço. Este comportamento é exclusivo para eles.

Isso acontece toda vez que duas pedras são jogadas simultaneamente na água, são produzidos padrões de ondas independentes que podem se sobrepor e dar uma onda resultante.

A amplitude da onda resultante pode ser maior ou menor que a das ondas que interferem ou podem ser simplesmente canceladas. Eles são cumpridos Princípio da superposição.

Para as ondas, o princípio da superposição estabelece que a onda resultante é igual à soma algébrica dos deslocamentos de ondas interferentes (elas podem ser mais de duas).

Se as ondas estiverem em fase, o que significa que seus vales e cumes estão alinhados, é uma onda com amplitude dupla. Isso é conhecido como interferência construtiva.

Por outro lado, quando a crista de uma onda se sobrepõe ao vale de outro, eles combinam um ao outro e a amplitude da onda resultante. Este efeito é chamado Interferência destrutiva.

Depois de interagir, as ondas continuam como se nada tivesse acontecido.

Difração

Duas frentes de onda com diferentes comprimentos de onda: experimente maior difração que cujo comprimento de onda é comparável à abertura. Fonte: f. Zapata.

Esse fenômeno é típico das ondas; Nele, a onda se desvia e se distorce, encontrando um obstáculo apresentado no caminho da onda ou uma lacuna no meio. O efeito é significativo quando o tamanho do obstáculo é comparável ao do comprimento de onda.

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As ondas atendem ao início de Huygens, que estabelece que todo ponto no meio se comporta por sua vez como um foco que emite ondas. Como um meio tem uma quantidade infinita de pontos, quando a frente de onda é obtida.

Quando atinge uma abertura do tamanho do comprimento de onda, os holofotes na frente da onda são fixos para interferir entre si e a onda se deforma.

A difração do som é fácil de apreciar, uma vez que seu comprimento de onda é comparável ao dos objetos que nos cercam, em vez do comprimento de onda da luz é muito menor e, consequentemente, a difração precisa de obstáculos muito pequenos.

Na imagem a seguir, temos uma frente de onda plana, que se move verticalmente para baixo para encontrar uma abertura em uma parede.

À esquerda, o comprimento da onda incidente é muito menor que o tamanho da abertura e a onda dificilmente se deforma. Por outro.

Exemplos de fenômenos ondulados

-Ouça música e conversas em outra sala se deve à difração de som quando você encontrar aberturas como portas e janelas. As baixas frequências são melhores nisso do que as altas, tão distantes trovões muito mais do que nas proximidades, que são percebidos como selos curtos.

-As miragens são devidas ao fato de que partes do ar têm diferentes índices de refração, devido à densidade desigual.

Isso faz com que o céu e objetos distantes pareçam refletir sobre uma superfície líquida não existente no deserto ou em uma estrada quente. As sucessivas refrações da luz nas camadas desiguais da atmosfera são aquelas que criam esse efeito.

Miragem em uma estrada. Fonte: Wikimedia Commons. Brocken Inaglory/CC BY-S (http: // criativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/).

-Não é possível ver objetos menores que o comprimento de onda da luz com que eles são iluminados. Por exemplo, os vírus são menores que os comprimentos de onda visíveis, para que não possam ser vistos com um microscópio atual.

-A refração nos faz ver ao sol pouco antes de sair (ou colocar). Naquela época, os raios do sol afetam obliquamente a atmosfera e a mudança no meio é responsável por dobrá -los e desviar -os.

É por isso que podemos ver o rei estrela antes que ele realmente esteja acima do horizonte ou continue vendo -o no horizonte quando ele realmente passou por baixo.

A linha azul é o horizonte. A verdadeira posição do sol está abaixo dele, no entanto, a refração atmosférica nos permite vê -la mesmo quando já está escondida. Fonte: Wikimedia Commons.

Referências

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