Quais as principais diferenças entre a velocidade de propagação de uma onda e a velocidade das partículas?
Passo 1
Vamos lá! A questão pede para gente entender as principais diferenças entre a velocidade de propagação de uma onda e a velocidade das partículas que compõem o meio onde a onda está passando. Vamos precisar entender um pouco sobre o que é uma onda e como as partículas do meio se comportam quando uma onda passa por elas.
Passo 2
Primeiro, velocidade de propagação da onda. Essa é a velocidade com que a própria onda se move através de um meio. Pense em quando você joga uma pedra na água: as ondas se espalham para fora a uma certa velocidade. Essa velocidade depende de fatores como o tipo de meio (água, ar, etc.) e as características da onda (como sua frequência e comprimento).
Passo 3
Agora, vamos falar sobre a velocidade das partículas. Quando uma onda passa por um meio, as partículas desse meio (como as moléculas de água) não viajam com a onda. Em vez disso, elas vibram ou se movem localmente em torno de suas posições de equilíbrio. A velocidade com que cada partícula se move durante essa oscilação é a velocidade das partículas.
Passo 4
A grande diferença aqui é que a velocidade de propagação da onda refere-se ao movimento da energia ou da perturbação da onda através do meio, enquanto a velocidade das partículas refere-se ao movimento real das partículas que compõem o meio. Basicamente, a onda está “carregando” energia de um lugar para outro, mas as partículas apenas estão se movendo de um jeito oscilatório e não estão se deslocando junto com a onda.
Resposta
A velocidade de propagação de uma onda é a velocidade com que a energia ou a perturbação da onda se move através do meio, sendo geralmente constante para um dado meio. Já a velocidade das partículas refere-se à velocidade com que as partículas do meio oscilam localmente enquanto a onda passa, sem mover-se significativamente na direção da onda. Portanto, enquanto a onda transporta energia à distância com sua velocidade de propagação, as partículas apenas vibram no lugar com uma velocidade menor e dependente da amplitude e frequência da onda.
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onde
é a massa e v é o vetor velocidade da partícula. Sabe-se que Newton expressou sua segunda lei originalmente em termos do momento:
Em forma de equação isso significa o seguinte:
Em forma de equação isso significa o seguinte:
Utilize seus conhecimentos de Física e Cálculo Diferencial e Integral e prove que a
Lei de Newton conforme aprendeu anteriormente
(segunda lei de Newton). é um caso particular da primeira equação, válido apenas para situações onde a massa da partícula é constante.
Uma astronauta saiu de um ônibus espacial em orbita no espaço para testar uma nova unidade de manobra tripulada. A medida que ela se move em linha reta, seu companheiro a bordo da espaçonave mede sua velocidade a cada intervalo de
, começando em
, do seguinte modo:
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Calcule a aceleração média e verifique se a velocidade da astronauta aumenta ou diminui para cada um dos seguintes intervalos de 2,0 s: (a)
até
; (b)
até
; ©
s até
(d)
até
.
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) de uma apresentação musical são codificadas em ondas de rádio para a transmissão do estúdio de rádio para seu receptor em casa. Uma onda de rádio que se propaga à velocidade
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com um comprimento de onda de
carrega uma onda sonora que tem um comprimento de onda de
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Suponha que você crie um pulso movendo uma vez com sua mão a extremidade livre de uma corda para cima e para baixo. A corda tem sua outra extremidade atada a uma parede distante. O pulso alcança a parede em um intervalo de tempo
. Qual das seguintes ações, por si só, diminui o intervalo de tempo necessário para o pulso alcançar a parede? Mais de uma alternativa pode estar correta.
a) Mover sua mão mais rapidamente, mas ainda somente para cima e para baixo, uma vez pelo mesmo deslocamento.
b) Mover sua mão mais lentamente, mais ainda somente para cima e para baixo, uma vez pelo mesmo deslocamento.
c) Mover sua mão uma distância maior para cima e para baixo durante o mesmo tempo.
d) Mover sua mão uma distância menor para cima e para baixo durante o mesmo tempo.
e) Usar uma corda mais pesada, do mesmo comprimento e sob a mesma tensão.
f) Usar uma corda mais leve, do mesmo comprimento e sob a mesma tensão.
g) Usar uma corda de mesma densidade linear de massa, mas sob tensão diminuída.
h) Usar uma corda da mesma densidade linear de massa, mas sob tensão aumenta.
a) Mover sua mão mais rapidamente, mas ainda somente para cima e para baixo, uma vez pelo mesmo deslocamento.
b) Mover sua mão mais lentamente, mais ainda somente para cima e para baixo, uma vez pelo mesmo deslocamento.
c) Mover sua mão uma distância maior para cima e para baixo durante o mesmo tempo.
d) Mover sua mão uma distância menor para cima e para baixo durante o mesmo tempo.
e) Usar uma corda mais pesada, do mesmo comprimento e sob a mesma tensão.
f) Usar uma corda mais leve, do mesmo comprimento e sob a mesma tensão.
g) Usar uma corda de mesma densidade linear de massa, mas sob tensão diminuída.
h) Usar uma corda da mesma densidade linear de massa, mas sob tensão aumenta.