Aula - velocidade de propagação de uma onda.

Num meio homogêneo a velocidade de propagação de uma onda é constante e está relacionada com duas grandezas características da onda: a freqüência e o comprimento de onda.

Exemplo - Amplitude de uma onda.

Uma das grandezas relacionadas a uma onda é a sua amplitude. A amplitude, por sua vez, está relacionada a energia transportada pela onda.

Na animação temos a simulação de uma onda transversal numa corda. Repare o ponto ( esfera azul ) da corda destacado no centro. Note que o seu movimento é uma oscilação em torno da linha de base na direção perpendicular à direção de propagação da onda. Isto a caracteriza como " onda transversal ". A amplitude é sempre medida a partir da linha de base ( o eixo "x" ) até o ponto mais "alto" na oscilação. Quanto mais amplo esse movimento maior a amplitude da onda. Use o controle de "Amplitude", embaixo à esquerda , para aumentar ou diminuir o seu valor.

Na animação é mostrado 01 comprimento de onda, na frequência mais baixa. Note que ao variarmos a amplitude essa situação não muda.

Exemplo - A freqüência de uma onda.

Uma das grandezas associadas a uma onda é a sua frequência. A frequência está relacionada com a velocidade de propagação da onda. Ela é definida como o " número de oscilações numa unidade de tempo".

Na animação temos a simulação de uma onda transversal progressiva. Na parte inferior existe um controle onde você poderá aumentar, ou diminuir,a intensidade da freqüência da onda.

A freqüência, o comprimento de onda e a velocidade de propagação estão relacionadas através da relação: velocidade = freqüência vezes comprimento de onda.

Observe,na animação, o comportamento dessas grandezas quando variamos a frequência.

Exercício - Lei de Snell

Considere um feixe de raios luminosos propagando-se pelo ar que incide sobre a superfície da água (Veja figura a seguir). Os raios luminosos deixam o ar e penetram na água. Isto é chamado de Refração. 

A lei de Snell trata da refração de um raio luminoso. Ela relaciona o ângulo de incidência (A1) do raio luminoso sobre uma superfície com o ângulo de refração (A2) desse raio. Os ângulos são sempre medidos em relação a reta normal  à superfície no ponto de incidência do raio luminoso (N). 

Em outras palavras ela afirma que o seno desses ângulos está na razão inversa dos índices de refração dos meios ( n1 e n2) que o raio luminoso atravessa. Em termos matemáticos temos:

Veja o vídeo abaixo. Ele apresenta um raio luminoso sendo refratado num cristal. A experiência é repetida com vários valores para o ângulo de incidência.

Note que o operador toma todo o cuidado para fazer com que o raio incida sobre o centro do cristal semicircular. Com isso ele consegue fazer com que o raio, ao sair do cristal, seja refratado com ângulo de incidência nulo.

Assim, o raio não muda a direção e podemos medir, do lado de fora do cristal, o ângulo de refração do raio ao entrar no cristal. Você seria capaz de determinar o índice de refração do cristal? Aplique a lei de Snell.

Produção do vídeo: Canal QuantunBoffin, no Youtube.

Exercício - Ondas.

Que tal fabricar uma onda? Bem, uma onda é uma perturbação que se propaga por um meio. Ela transporta energia mas sem transportar matéria junto.

Desafio aceito? Mãos à obra!

Vamos usar a animação. Nela temos uma corrente de esferas ligadas por molas. Note que as esferas só podem se movimentar na vertical. Aqui as molas representam a elasticidade do meio. Clique na primeira esfera da esquerda. Com a "mãozinha" faça um movimento oscilatório. As molas forçaram as esferas seguintes ao movimento e a perturbação ( a onda ) se propaga.

O número de vezes que você repete o movimento de "vai e vem" com a "mãozinha" determina a freqüência da onda. A maneira como você executa esse movimento determina a forma da onda.

Clicando sobre o botão "R", à direita, na parte inferior, você limpa a animação. O mesmo no botão "F" faz a animação passar mais devagar.

Se você arrastar as barras à esquerda, na parte inferior, com o botão direito do mouse pressionado pode variar a massa das esferas e a constante das molas.

Abra a animação. Faça os mais variados movimentos de oscilação com a "mãozinha" e veja como a forma da onda varia em função disso. Faça os movimentos com maior e menor rapidez e analise a variação da frequência da onda.

Exemplo - Mudança de fase.

Você assistirá a seguir um vídeo preparado pelo professor Flávio S. Cunha. Nele é tratado os conceitos de mudança de fase dos materiais, de calor específico e de calor latente. Observe ainda:

• Quando nos referimos a uma substância estamos falando sobre a substância pura.
• Nas mudanças de fase ( ou de estado ) deve-se levar em conta a pressão . As temperaturas de fusão e ebulição variam com a pressão. Aqui trabalhamos com a pressão normal ( 1,0 atm ).
• Observe com cuidado o significado do "calor latente" e do "calor específico". Nada mais são que a quantidade de energia absorvida por unidade de massa e por variação de um grau na temperatura, caso do calor específico, e a quantidade de energia absorvida por variação de um grau na temperatura, no caso do calor latente.