Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 16.5 - Ex. 33
Duas ondas senoidais com a mesma amplitude de e o mesmo comprimento de onda se propagam em uma corda esticada ao longo de um eixo . A onda resultante é mostrada duas vezes na figura, antes e depois que o vale se desloque de uma distância em . A distância entre as marcas do eixo horizontal é ; . A equação de uma das ondas é da forma , onde e cabe ao leitor determinar o sinal que precede . Na equação da outra onda, determine (a) , (b) , (c) , (d) e (e) o sinal que precede .
Passo 1
Fala galerinha bonita, tudo beleza?
Essa é uma das questões clássicas da parte de ondas: temos que completar a nossa equação mais importante:
E na letra (a) queremos encontrar a amplitude , que já nos foi dada pelo enunciado como:
Passo 2
(b) O número de onda segue a fórmula:
Olhando o gráfico, qual é o comprimento de onda?
Bom, a onda leva quatro “traços” do eixo pra completar uma subida e uma descida, então:
Passo 3
(c) E a frequência angular tem várias formas de calcular ela, mas uma que está mais ao nosso alcance seria:
Uma vez que nós já calculamos o e temos tudo pra calcular o .
O enunciado disse que a onda se desloca em , então:
Sendo assim, será:
Passo 4
(d) O gráfico do enunciado mostra a onda que resulta da soma de outras duas.
O objetivo agora é saber qual era a constante de fase da segunda onda, dado que o da primeira era zero.
Bom, sabemos que a fórmula pra amplitude da onda que vem da soma de outras duas é:
Como a amplitude vai ser metade daquela altura , obtemos que:
Logo:
Então isolando a constante de fase:
Pronto!
Passo 5
(e) O sinal que precede o segue aquele relação importante que você precisa saber:
No nosso caso, a onda se propaga no sentido negativo, então o sinal do é positivo.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(e) Positivo.