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Resumo Teórico - Fenômenos Ondulatórios - Parte 3

Resumo Teórico – Fenômenos Ondulatórios – Parte 3

Este Resumo Teórico – Fenômenos Ondulatórios – Parte 3 é a última parte dos resumos sobre “Fenômenos Ondulatórios”. 

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1. Interferência de onda:

a) Definição:

Sobreposição de duas ondas, sendo que, na região onde ocorre tal encontro, temporariamente forma-se uma onda resultante diferente das ondas originais.

b) Tipos de Interferência:

I) Interferência Construtiva: É a interferência que ocorre quando as amplitudes das ondas se somam, ou seja, a amplitude resultante será a soma das amplitudes das ondas originais.

Exemplo: Pulsos com mesma amplitude deslocando em sentidos opostos e sem oposição de fase.

Início do movimento: Pulsos com mesma fase estão se propagando em sentidos opostos

Momento do encontro dos pulsos: as amplitudes se somam (Interferência Construtiva) e momentaneamente há um único pulso

Ao final cada pulso segue o seu caminho como se não tivesse ocorrido interferência

II) Interferência Destrutiva: É a interferência que ocorre quando as amplitudes das ondas se subtraem, ou seja, a amplitude resultante será a subtração das amplitudes das ondas originais.

Exemplo: Pulsos com mesma amplitude deslocando em sentidos opostos e com oposição de fase.

Início do movimento: Pulsos com oposição de fase estão se propagando em sentidos opostos

Momento do encontro dos pulsos: as amplitudes se subtraem (Interferência Destrutiva) e momentaneamente não há pulso, pois eles se destruiram

Ao final cada pulso segue o seu caminho como se não tivesse ocorrido interferência

c) Interferência em ondas bidimensionais:

A seguir é apresentada uma sequência de figuras que apresenta uma onda bidimensional refletindo em uma superfície (para relembrar esse conteúdo acesse o resumo de “Fenômenos Ondulatórios – Parte 1”).

Observação: Na representação de onda bidimensional apresentada nas figuras a seguir tem-se que as “Linhas Contínuas” simbolizam as cristas e as “Linhas Tracejadas” simbolizam os vales.

Onda bidimensional movimentando no sentido de uma superfície refletora

Observe na figura a seguir que as interferências são pontuais e que o tipo de interferência depende das partes da onda que se sobrepõem.

Após a reflexão de uma parte da onda, surgem vários pontos de interferência

d) Cálculo para determinar o tipo de interferência:

Para saber que tipo de interferência de onda está ocorrendo podemos fazer o seguinte cálculo:

\Delta x=n\cdot \frac{\lambda}{2}

Onde:

n = número de meios comprimentos de onda

λ = comprimento de onda

Δx =  diferença de comprimentos de onda

Δx pode ser calculado conforme a figura a seguir:

Propagação de ondas bidimensionais a partir de duas fontes coerentes

  • Caso as fontes sejam coerentes (possuem a mesma fase)

Se n for PAR, então ocorrerá Interferência Construtiva

Se n for ÍMPAR, então ocorrerá Interferência Destrutiva

  • Caso as fontes estejam em oposição de fase

Se n for PAR, então ocorrerá Interferência Destrutiva

Se n for ÍMPAR, então ocorrerá Interferência Construtiva

2. Batimento:

Fenômeno que ocorre quando duas ondas de amplitudes iguais e frequências levemente diferentes se sobrepõem gerando uma onda resultante diferente das ondas originais.

Formação do Batimento

A frequência de batimento é dada pela seguinte equação:

f_{batimento}=\left | f_{1}-f_{2} \right |

3. Onda estacionária:

a) Definição:

Interferência de duas ondas iguais que estão se deslocando em sentidos opostos, de tal modo que visualmente parece que a onda está “parada”. Tal fenômeno só ocorre devido à existência simultânea de dois outros fenômenos ondulatórios: interferência e reflexão.

b) Elementos de uma onda estacionária:

Elementos de uma onda estacionária

Na figura acima a onda estacionária é a onda em vermelho.

Ventre: Ponto onde ocorre a interferência construtiva.

: Ponto onde ocorre a interferência destrutiva.

Fuso: Distância horizontal entre dois ventres consecutivos ou dois nós consecutivos.

4. Exercício de Aplicação

(ENEM 2015 – Questão 53) Certos tipos de superfícies na natureza podem refletir luz de forma a gerar um efeito de arco-íris. Essa característica é conhecida como iridescência e ocorre por causa do fenômeno da interferência de película fina. A figura ilustra o esquema de uma fina camada iridescente de óleo sobre uma poça d’água. Parte do feixe de luz branca incidente (1) reflete na interface ar/óleo e sofre inversão de fase (2), o que equivale a uma mudança de meio comprimento de onda. A parte refratada do feixe (3) incide na interface óleo/água e sofre reflexão sem inversão de fase (4). O observador indicado enxergará aquela região do filme com coloração equivalente à do comprimento de onda que sofre interferência completamente construtiva entre os raios (2) e (5), mas essa condição só é possível para uma espessura mínima da película. Considere que o caminho percorrido em (3) e (4) corresponde ao dobro da espessura E da película de óleo.

ENEM 2015

Expressa em termos do comprimento de onda (λ), a espessura mínima é igual a

A) λ/4

B) λ/2

C) 3λ/4

D) λ

E) 2λ

Para obter a resposta dessa questão clique aqui  e acesse o Gabarito Oficial do INEP (procure pela questão 53 da versão azul).

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Professor de Física desde 2008, quando ainda cursava Engenharia Civil na Escola Politécnica da USP, vindo a graduar neste curso em 2013 e posteriormente fazer licenciatura em Física. Lecionou em renomados cursinhos de São Paulo e de São José dos Campos, sendo responsável por várias aprovações em cursos concorridos no Brasil. Ao longo dos 10 anos de carreira passou a acompanhar as mudanças nos vestibulares das estaduais paulistas (Fuvest, Unicamp, Unesp, Famema e Famerp) e no ENEM sendo grande conhecedor de tais concursos. Atualmente é professor de física em todos os anos do Ensino Médio e professor do Kuadro.

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