Ondas Harmônicas
Considere uma corda cuja tensão e a densidade linear são dadas por e , respectivamente, e a equação de movimento é representada por
- Considerando uma onda nesta corda escrita por
- Qual é o período da onda (2)? Tem que justificar a definição do período utilizado.
- Considere uma extremidade fixa em . Depois que a onda (2) atinge a extremidade a forma da onda refletida pode ser escrita
Obtenha em termos de e .
Calcule o valor de B.
Passo 1
a):
Beleza, aqui a gente vai ter que primeiro reconhecer quem é naquela fórmula:
Como:
Então:
Comparando com a formula geral das ondas:
Então:
Mas pela relação:
Então:
Ou seja, é a velocidade da onda.
Passo 2
Agora vamos usar a equação de onda pra resolver o resto da parada:
Então:
Agora, olhando pra cá:
A gente pode manipular isso e chegar em:
Show? Mas lembrado que:
Passo 3
b):
Como o comprimento de onda é dado como conhecido, afinal de contas ele aparece na fórmula, temos que:
Então:
Passo 4
c):
Pra a gente entender isso melhor, a gente pode analisar apenas um pulso dessa corda, ao invés de toda a onda. Um pulso, quando atingir uma extremidade fixa, vai mudar de direção e vai ficar inclinado para baixo, assim:
Legal, e o que acontece se essa pulso se encontrar com outro ali na fronteira, ou seja, na extremidade?
O que acontecerá se ele se encontrar com o pulso incidente?
Como um estará para cima e o outro pra baixo, eles vão se anular, certo?
Mais ou menos como acima. Bem, é isso, na ponta existira um nó, como em toda onda estacionária, afinal, essa onda refletida na extremidade vai voltar e gerar uma onda estacionária.
Passo 5
Então, o que podemos dizer sobre isso matematicamente. A função da onda incidente é:
Vamos chamar de:
E a da refletida:
Vamos chamar de:
Então, podemos dizer que a soma das duas funções em dá zero:
Só que, qual condição garante isso ai acima? Bom, vamos pensar: Se ambos os ângulos forem múltiplos de , então a igualdade acima pode ser escrita. Mas se ambas as fases forem múltiplas de , podemos escrever:
Ou seja, a diferença entre as fases é um múltiplo impar de Exemplo:
Etc.
Então:
Como
Resposta
a):
b):
c):