Livro Young and Freedman, Volume 2, 12ª Edição, Capítulo 15, Seção Problemas, Exercício 50
(Capítulo 15.Problemas – Exercícios 50) Uma onda transversal sobre uma corda é dada por a) Ache a amplitude, o período, a frequência, o comprimento de onda e a velocidade de propagação da onda. b) Faça um desenho da corda para os seguintes valores de : e . c) A onda está se deslocando no sentido ou no sentido ? d) A massa por unidade de comprimento da corda é igual a . Ache a tensão e) Ache a potência média transportada por essa onda.
Passo 1
Faaala pessoal! Tudo certinho? Vamos começar?
Essa questão parece ser complicada, mas na verdade é bem simples! Como ele dá pra gente a equação da onda transversal, basta analisarmos o que é pedido em cada um dos itens e utilizar essa equação que foi dada!
Bora lá então! Vamos começar aqui pelo item (a).
A partir da equação da onda podemos determinar a amplitude, o comprimento de onda e a frequência angular. Tá, mas como isso?
A equação genérica de onda se dá por:
A equação dada no enunciado é:
Então, podemos comparar as duas e determinar que:
A amplitude já identificamos, agora falta determinar comprimento de onda e a velocidade de propagação.
Vamos começar pelo comprimento de onda. A partir do número de onda, temos a seguinte fórmula:
E a partir da frequência angular, podemos determinar :
O inverso da frequência é o período:
E agora por fim podemos determinar a velocidade de propagação:
Então temos:
Passo 2
Vou deixar os desenhos por últimos, e vamos pular direto para a letra c)!
A onda está se deslocando no sentido negativo de , ou seja, no sentido . Isso acontece pois a medida que aumenta, para manter o argumento constante, temos que deve ser negativo.
Passo 3
Letra d):
A tensão pode ser dada em função da velocidade de propagação e da densidade linear:
Os valores de velocidade e densidade são respectivamente e , então é só substituir:
Passo 4
Letra e)
A potência média é dada pela seguinte expressão:
E como temos todos esses valores, é só substituir (cuidado com as unidades! Todas devem estar no SI!):
Passo 5
Agora vamos voltar para a letra b).
Com a ajuda de um recurso gráfico vamos plotar o gráfico de .
Fazendo para primeiro, temos que:
E agora para :