Fundamentos de Física, Volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica
O que É Física?
16.13 Dado um gráfico do deslocamento, da velocidade transversal ou da aceleração transversal de uma
onda, determinar a constante de fase ϕ.
Ideias-Chave
• As ondas mecânicas só podem existir em meios materiais e são governadas pelas leis de Newton. As ondas mecânicas transversais, como as que existem em uma corda esticada, são ondas nas quais as partículas do meio oscilam perpendicularmente à direção de propagação da onda. As ondas nas quais as partículas do meio oscilam na direção de propagação da onda são chamadas de ondas longitudinais. • Uma onda senoidal que se propaga no sentido positivo do eixo x pode ser descrita pela equação
y(x, t) = y sen(kx – ωt), m
em que y é a amplitude (deslocamento máximo) da onda, k é o número de onda, ω é a frequência angular e m
kx – ωt é a fase. A relação entre número de onda e comprimento de onda é a seguinte:
• A relação entre a frequência angular, a frequência e o período é a seguinte:
• A relação entre velocidade v e os outros parâmetros de uma onda é a seguinte:
• Toda função da forma
y(x, t) = h(kx ± ωt),
pode representar uma onda progressiva que está se propagando com velocidade v = ω/k, cuja forma é dada pela função h. O sinal positivo mostra que a onda está se propagando no sentido negativo do eixo x, e o sinal negativo mostra que a onda está se propagando no sentido positivo do eixo x.
O que É Física?
As ondas constituem um dos principais campos de estudo da física. Para que o leitor tenha uma ideia da importância das ondas no mundo moderno, basta considerar a indústria musical. Toda música que escutamos, de um samba de rua a um sofisticado concerto sinfônico, envolve a produção de ondas pelos artistas e a detecção dessas ondas pela plateia. Da produção à detecção, a informação contida nas ondas pode ser transmitida por diversos meios (como no caso de uma apresentação ao vivo pela internet) ou gravada e reproduzida (por meio de CDs, DVDs, pen drives e outros dispositivos atualmente em desenvolvimento nos centros de pesquisa). A importância econômica do controle de ondas musicais é enorme, e a recompensa para os engenheiros que desenvolvem novas técnicas pode ser muito generosa.