Ondas Harmônicas
- Escreva, literalmente, a expressão de uma onda harmônica progressiva unidimensional, propagando-se no sentido positivo do eixo x, em termos da amplitude , da frequência e do comprimento de onda .
- A partir dessa expressão, determine a velocidade máxima com que um elemento do meio se movimenta.
- Suponha que esta onda se superponha a outra de mesma amplitude, mesma frequência e mesmo comprimento de onda, mas se propagando em sentido contrário. Use o Princípio da Superposição e mostre o aparecimento de nós ao calcular a expressão resultante da interferência das duas ondas.
- Se as duas ondas de mesma amplitude , mesma frequência e comprimento de onda se propagam no mesmo sentido, qual deve ser a diferença de fase entre elas para que a amplitude da onda resultante seja
Passo 1
A expressão é:
Onde:
( Número de onda)
(frequência angular)
Fase inicial.
Podemos escrever essa expressão assim também:
Passo 2
b):
Bom, a velocidade máxima vai ser a máxima taxa de variação de . Logo, vai ser o máximo de:
Essa é a chamada velocidade transversal de uma onda. Essa expressão tem um máximo quando a parte do cosseno se iguala à 1. Com isso igualado à 1, fica:
Passo 3
c):
Vamos lá:
Ali encima, uma expressão tem no e uma tem porque possuem sentidos diferentes. As fases iniciais também são diferentes.
Usando a fórmula de soma dos senos:
Vamos chegar à expressão:
Os nós aparecem pros valores de que geram . Pra isso, tem que respeitar a relação:
Passo 4
d):
Nesse caso:
Note que o sinal na frente de é igual pros dois. Usando as fórmulas da soma dos senos:
Vamos ter:
Queremos que a amplitude resultante seja , ou seja:
Ou
Isso leva à:
Obs: Restringimos os valores ao intervalo (.
Resposta
a):
b):
c):