Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 17.3 - Ex. 20
A figura mostra quatro fontes sonoras pontuais isotrópicas uniformemente espaçadas ao longo de um eixo . As fontes emitem sons de mesmo comprimento de onda e mesma amplitude e estão em fase. Um ponto é mostrado sobre o eixo . Suponha que quando as ondas se propagam até a amplitude se mantém praticamente constante. Que múltiplo de corresponde à amplitude da onda resultante em se a distância mostrada na figura é (a) , (b) e (c) ?
Passo 1
Show de bolinhas pessoal, o enunciado nos deu uma figura que mostra quatro fontes sonoras pontuais uniformemente espaçadas ao longo de um eixo . Essas fontes emitem sons de mesmo comprimento de onda e mesma amplitude , além disso elas estão em dase.
Um ponto é mostrado no eixo . Suponha que quando as ondas se propagam até a amplitude se mantém constante. Sabendo disso, na letra (a), o enunciado quer que a gente encontre qual múltiplo da amplitude corresponde à amplitude da onda resultante em se a distância mostrada na figura é .
Belezoca, o princípio básico da questão é o seguinte: se as ondas estão defasadas por:
Show de bola, então no caso em que , supondo que essa reta onde as fontes estão seja um eixo em que o zero está sobre a fonte , entre as fontes e teremos:
Mas como , vamos obter:
Ou seja, interferência destrutiva!
E agora as fontes e :
Ou seja, exatamente a mesma coisa, desse modo também teremos uma interferência destrutiva.
Ou seja, todas as ondas se cancelam, e a amplitude da onda no ponto é .
Passo 2
Iradoso, agora na letra (b), queremos encontrar a mesma coisa, a não ser que agora teremos . Desse modo, vamos obter que:
Entre as fontes e :
Mas como , então:
Ou seja, interferência destrutiva!
E a mesma coisa acontece entre as ondas e .
Mais uma vez, a amplitude da onda no ponto é !
Passo 3
(c) Agora a distância é igual ao comprimento de onda .
Como a defasagem é igual entre todas as ondas, todas elas vão chegar em fase no ponto , ou seja, as quatro vão interferir construtivamente.
Por isso a amplitude da onda resultante vai ser a soma das quatro ondas, ou seja:
Onde é a amplitude da onda resultante.
Resposta
(a) .
(b) .
(c) .