Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 35.Problemas - Ex. 48
Os campos elétricos recebidos em um ponto P de duas fontes coerentes e idênticas são dados pore . a) Aplique uma das identidades trigonométricas do Apêndice B para mostrar que a onda resultante é dada por . b) Mostre que a amplitude da onda resultante é dada pela Equação (35.7). c) Use o resultado do item (a) para mostrar que em um máximo de interferência a amplitude da onda resultante está em fase com as ondas originais e . d) Tome como base o resultado do item (a) para mostrar que nas vizinhanças de um mínimo de interferência a onda resultante está defasada de um quarto de ciclo de qualquer uma das ondas originais. e) Mostre que o vetor de Poynting instantâneo em um ponto P tem módulo e que o valor médio do vetor de Poynting.
Passo 1
Usando a relação trigonométrica do apêndice B, temos que substituir os valores dessa relação com as letras do problema. Assim a relação trigonométrica será:
Multiplicando o lado esquerdo e direito por , temos o seguinte resultado:
.
Usando-se da seguinte relação trigonométrica:
e
Substituindo essas expressões temos que:
No qual este último foi usado novamente a identidade de arco duplo, para a soma de dois ângulos.
Passo 2
letra a)
O campo elétrico é a soma de dois campos e podem ser escritos como:
Usando a identidade de arcos duplos, temos então que:
Passo 3
letra b)
Temos que o campo é dado por:
Então comparando com a parte dada pela letra (a), vemos que a amplitude da onda positiva é dada por:
.
Passo 4
letra c)
Para ter uma máxima interferência, devemos lembrar que:
Para interferência máxima, . Então por exemplo, usando , as fases relativas são:
; ; , e todas as ondas estão em fase.
Passo 5
letra d)
Para ter uma interferência mínima, temos que Então por exemplo usando , as fases relativas são:
; ; , e a onda resultante está fora de fase por um quarto de ciclo de ambas as ondas originárias.
Passo 6
letra (e) A magnitude instantânea do vetor de Poynting é:
Para um tempo médio temos que:
Então:
.
Resposta
letra a)
letra b) .
letra c) Para interferência máxima, .
letra d) Para ter uma interferência mínima, temos que
letra (e)