ondas distúrbio (de um meio) se propagam levam sinais de um lugar a outro transportam energia
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OndasOndasdistúrbio (de um meio)
se propagam
levam sinais de um lugar a outro
transportam energia
ondas gerais / harmônicas
y(x,t)=y(x-vt)
)sen()22
sen(),( tkxAtT
xAtxy
Onda harmônica (progressiva )
fvT
v
Onda geral (progressiva )
ondas transversais / longitudinais
Onda longitudinal : o distúrbio é paralelo à direção da propagação da onda.
Som: uma onda longitudinal
Ronda transversal : o distúrbio é perpendicular à direção da propagação da onda.
Corda tensionada: ondas transversais
Propriedades de ondas harmônicas (senoidas)
)sen()22
sen(),( tkxAtT
xAtxy
fT
vv
Descrição do movimento
Velocidade da onda
vpartícula vonda
Velocidade da onda vs velocidade do meio
Velocidade da onda em vários meios
ondas transversais numa corda:
T = tensão, =densidade linear
Violão : v = 2*0.75 m • 440 Hz :
660 m/s na 2a corda (lá)
• som : T=293 K : v = 344 m/s
fv
/v T
d
dpv
SomSom
movimento das moléculas muda densidade, diferenças de densidade diferenças de pressão movimento das moléculas.
Amplitude de som : 2 10-10 bar = Pref para 0 decibel
Intensidade =10log10(I/Iref) = 20log(P/Pref) [db]
60 db é normal, 150 db dói.
Tectorial membrane
Sound…Sound…
Frequency fFrequency f20Hz 20kHz
InfrasonicInfrasonic UltrasonicUltrasonic
Rhinoceroses: communicating with each other
Bats: navigating and locating food.
Applications…Applications…TherapyTherapy
Neurosurgeons use a CUSA to “cut out” brain tumors without adversely affecting the surrounding healthy tissue.
23kHz
Uma onda pode levar energia de um lugar a outro
Some of the ultrasound is reflected from each interface and the return time of an echo depends on the depth of the interface.
L = vt
Resumo
• Movimento periódico e ondas
• Ondas harmônicas– período, frequência (angular),
comprimento de onda, velocidade = f
• Ondas transversais / longitudinais
• som
Ondas II
ondas progressiva / ondas estacionárias
ondas confinadas / modos características
composição de ondas harmônicas ondas complicadas (Fourier)
Ondas harmônicas estácionárias: ondas mais especiais ainda
ficam paradas (não se propagam)
não transportam energia de um lugar para outro
existem pontos (os nodos) que não se mexem e outros pontos (ventres ou antinodos) que se mexem mais do que os outros
podem ser vistos como a soma de duas ondas progressivas harmônicas com velocidades opostas
f
ftxAsentxy
v
)2cos()2
(),(
o comprimento da onda e a frequência continua sendo relacionadas pela velocidade da onda dado pelo meio
Ondas confinadas / modos normais
o movimento geral de ondas confinadas é periódico
mas vamos ver soluções especiais: as ondas harmônicas (senoidas) estacionárias (veja slide seguinte)
Para “caber” no confinamento, só ondas estacionarias, com = 2L, 2L/2, 2L/3, 2L/4, ... etc. são permitidos
estas ondas são os chamados modos normais
porque são interessantes? Teorema de Fourier : podemos descrever qualquer movimento como soma de modos normais
modos normais de sistemas 2-d / 3-d
1/v,/2
)2(cos)2
(),(
nffnL
tfxsenatxf
nnn
nn n
n
Teorema de Fourier : ondas periódicas complicadas (não senoidal) podem ser descritas como uma série (soma) de ondas senoidais:
1
)2cos()(
nff
tfatf
n
nnn
harmônicos
espectro