Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

118 CAPÍTUL016
y
y
Pulso
(a)
....
V I>
Onda
senoidal
(b)
Figura 16-1 (a) Produção de um
pulso isolado em uma corda. Com a
passagem do pulso, um elemento típico
da corda (indicado por um ponto) se
desloca para cima e depois para baixo.
Como o movimento do elemento é
perpendicular à direção de propagação
da onda, dizemos que o pulso é uma
onda transversal. (b) Produção de uma
onda senoidal. Um elemento típico da
corda se move repetidamente para cima
e para baixo. Esta também é uma onda
transversal.
-+
V t>
por diante. Enquanto isso está acontecendo, puxamos para baixo a extremidad, da
corda. Assim, as partes da corda que estão se deslocando para cima começam a ser
puxadas de volta para baixo pelas partes vizinhas, que já se encontram em 1novimento
descendente. O resultado geral é que a distorção da forma da corda (o pulso)
se propaga ao longo da corda com uma velocidade v.
Quando deslocamos a mão para cima e para baixo continuamente, em um 1novimento
har1nônico simples, uma onda contínua se propaga ao longo da corda com
velocidade v. Como o movimento da mão é uma função senoidal do tempo, a onda
tem forma senoidal em qualquer instante, como na Fig. 16-l b, ou seja, a onda possui
a forma da curva seno ou cosseno.
V amos considerar apenas o caso de uma corda "ideal", na qual não existem forças
de atrito para reduzir a amplitude da onda enquanto está se propagando. Além disso,
vamos supor que a corda é tão comprida que não é preciso considerar o retomo da
onda depois de atingir a outra extremidade.
Um modo de estudar as ondas da Fig. 16-1 é examinar a forma de onda, ou seja,
a f arma assumida pela corda em um dado instante. Outro modo consiste em observar
o movimento de um elemento da corda enquanto oscila para cima e para baixo por
causa dá passagem da onda. Usando o segundo método, constatamos que o deslocamento
dos elementos da corda é perpendicular à drreção de propagação da onda,
como mostra a Fig. 16-lb. Esse movimento é chamado de transversal e dizemos
que a onda que se propaga em uma corda é uma onda transversal.
A Fig. 16-2 mostra como uma onda sonora pode ser produzida por um êmbolo
em um tubo com ar. Quando deslocamos o êmbolo bruscamente para a direita e depois
para a esquerda, enviamos um pulso sonoro ao longo do tubo. O movimento do
êmbolo para a direita empurra as moléculas do ar para a direita, aumentando a pressão
do ar nessa região. O aumento da pressão do ar empurra as moléculas vizinhas
para a direita e assim por diante. O movimento do êmbolo para a esquerda reduz a
pressão do ar nessa região. A redução da pressão do ar puxa as moléculas vizinhas
para a esquerda e assim por diante. O movimento do ar e as variações da pressão do
ar se propagam para a direita ao longo do tubo na forma de um pulso.
A ~u~do deslocamos o êmbolo para a frente e para trás em um movimento harmoruco
sIIDp~es, como na Fi~. 16-2, uma onda senoidal se propaga ao longo do tubo.
Como o n:iov1mento das moleculas de ar é paralelo à direção de propagação da onda,
esse i:iovlffiento é ch~ad? de longitudinal e dizemos que a onda que se propaga
no_ ar~ uma onda long1tudinal. Neste capítulo, vamos estudar as ondas transversais,
pnnc1palmente . . . as ondas em cordas· • no Capítulo 17 , vamos es tud ar as on d as 1 ongttu
din ais, pnnc1palmente as ondas sonoras.
·
Tanto . as ondas transversais como as ondas longi'tuclin ais . sao _ e h ama d as d e on d as
progressivas quando se propagam de um lu
corda da Fio. 16-1 e no tub d F' gar ª outro, como no caso das ondas na
b
O a ig. 16 -2. Observe qu é d
não o meio material ( corda ou ar) no qual a d e a on a que se propaga e
on a se move.
16-4 Comprimento de Onda e Frequência
Para descrever perfeitamente uma onda em
elemento da corda) precisamos de fu u~a corda (e o movimento de qualquer
. . ' uma nçao que t ç I
s1gn1fica que necessitamos de uma rei _ d ç omeça a i.orma da onda. sso
açao a J.Orma
Figura 16-2 Uma onda sonora é
produzida, em um tubo cheio de ar,
movendo o êmbolo para a frente e
para trás. Como as oscilações de um
elemento de ar (representado pelo
ponto) são paralelas à direção de
propagação da onda, ela é un1a onda
t,,,1,.:1t11di11al.
Y = h(x, t), (16-1)
onde y é o deslocamento transversal de
tempo t e da posição x do elemento umdelemento da corda e h é uma função do
. na cor a. Qualq ç · d
onda na Fig. 16-lb pode ser descn'ta t d uer 1orma senoidal como a a
- oman o h com f - fu
çao cosseno; ambas fornecem a inesma forma o uma unçao seno ou uma n·
usar a função seno.
para a onda. Neste capítulo, vamos
. . Imagine uma onda senoidal como a da F'
s1t1vo de un1 eixo ,r Quando a onda ig. l6-lb se propagando no sentido po·
. passa por elementos (ou seja, por trechos muito