Tartışma

O conceito de onda permeia todo o universo: escutamos onda, vemos onda, sentimos onda e, quando descrevemos átomos e moléculas, imaginamos ondas. A característica mais extra- ordinária de um movimento ondulatório: seja qual for as circunstâncias uma onda transporta energia, quantidade de movimento e informação a uma hiper-longínqua região sem transportar o meio e com poucas perdas. Um terremoto ou um tsunami (ondas de grande amplitude, uma pororoca gigantesca) pode se propagar por quilômetros destruindo tudo que encontra pela frente. O sol emite radiação (ondas) eletromag- nética responsável pelo clima da Terra.

Conceitos relativos á Ondulatória.

Na experiência cotidiana, é possível percebermos alguns fenômenos que, inicialmente, poderemos chamar de simples perturbações, como por exemplo, uma pedra caindo em um lago. Após a pedra cair, na superfície aparece pequenas ondu- lações contínuas, que demonstra que o meio ma- terial sofreu uma perturbação que se propagou.

Assim, podemos dizer que uma onda se forma a partir de uma série de pulsos, distúrbios que se propagam através de um meio, sem que haja transporte de matéria.

Quanto á natureza, as ondas podem ser: MECÂNICAS, quando necessitam de um meio material para sua propagação; exemplos: as ondas que se formam na superfície da água, em cordas balançando etc.

ELETROMAGNÉTICAS, originadas por vibrações eletromagnéticas que não necessi- tam de meio material para sua propagação. É o caso das ondas luminosas.

Uma onda é qualquer sinal que se transmite de um ponto a outro de um meio com velocidade definida sem transportar matéria. É por isso que quando deixamos a cortiça num certo lugar, ela sobe e desce, mas não sai do lugar.

Para cada tipo de distúrbio (onda), existe uma maneira especial de analisar o que causa a alter- ação na sua vizinhança. Neste sentido, devemos diferenciar a onda longitudinal da onda trans-

versal. No primeiro caso, as partículas do meio movem-se na mesma direção da propagação da onda, enquanto que no segundo, as partículas se movem perpendicularmente a direção de propa- gação. Vamos exemplificar cada um destes tipos de propagação analisando dois fenômenos natu- rais bastante conhecidos: o som e a luz.

Na primeira e na segunda foto, de cima para baixo, exemplo de ondas transversais e, na últi- ma, exemplo de onda longitudinal.

Num movimento periódico, além do período, zuma observação importante é verificar quan- tas vezes o movimento se repete. A grandeza física responsável por isso é freqüência, que se define como o número de vezes que um fenômeno se repete. A medida da distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos determina o comprimento de onda (λλ).

Outro importante conceito é o da Frente de Onda, que se define como o conjunto de todos os pontos do meio que, em determinado instante, são atingidos pela onda que se propa- ga. Vale frisar que a frente de onda separa a região perturbada da região ainda não pertur- bada. Cada ponto de uma frente de onda no instante inicial zero pode ser considerado como uma fonte de ondas secundárias. A nova frente de onda é a superfície que tangencia essas ondas secundárias. As ondas possuem ainda capacidade de reflexão, refração e difração.

No primeiro caso, as ondas podem, ao incidir numa superfície sofrer uma reflexão, de tal maneira que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. O fenômeno da refração con- siste no fato de que, uma onda ao se propagar de um meio material para outro altera sua velocidade de propagação. Difração é o fenômeno o qual as ondas conseguem contornar obstáculos e seus raios sofrem encurvamento. É tanto mais acentu- ado quanto maior o comprimento de onda. Por isso, a difração sonora é mais acentuada e mais facilmente perceptível que a difração luminosa. A polarização é outro fenômeno ondulatório característico das ondas transversais, como as ondas luminosas. Por esse fenômeno, a luz nat- ural, cujas ondas vibram em todas as direções, pode ser filtrada num único plano de vibração.

5.2VELOCIDADE DO SOM

Um dos fenômenos naturais que tem impres- sionado desde os primórdios o Homem, dado ao misto de espetáculo e de medo que o acom- panha, são as tempestades. Ao relâmpago segue uma intensa trovoada, cujo som parece indicar que o “céu esta desabando”. A obser- vação de um terremoto, também, deve ter sido algo apavorante. O que não dizer dos maremo- tos e os Tsunami cujo som é ensurdecedor. O som, entretanto, depende das condições do meio no qual se propaga ou seja, da densidade, pressão e temperatura do meio. Nos sólidos é bem maior do que nos líquidos que, por sua vez, é maior do que nos gases. O som, entretanto, nada mais é do que uma perturbação ou distúr- bio que se propaga longitudinalmente num movi- mento vibratório através da matéria. Assim, quan- do você fala, grita, canta e ouve um barulho, uma série de ondas de compressão se propagam continuamente através do meio. Apenas por con- veniência, vamos admitir que uma onda longitu- dinal esteja se propagando num meio homogê- neo, isotrópico e elástico. Considerando a densi- dade do meio por (ñ), vamos imaginar uma porção deste meio como um tubo rígido de com- primento infinito, tendo numa das extremidades um pistão. Caso o pistão seja subitamente impul- sionado para frente ele aplica uma compressão no meio originando-se um pulso (uma pertur- bação ou distúrbio) que se propaga com veloci- dade (V) através do meio.

Laplace, demonstrou matematicamente, que a expressão geral de uma onda sonora, através de um processo adiabático (por causa de que as vibrações do ar são tão rápidas que a tem- peratura produzida não tempo para se equalizarem), é dada pela seguinte expressão . Todavia levando-se em conta a e- quação de estado de um gás ideal e a definição de densidade, a equação pode ser

re-escrita como: , onde M é o peso

molecular de um gás. A partir desta equação podemos concluir que a velocidade do som num gás ideal depende somente do tipo de gás e da temperatura; ou seja, é completa- mente independente da pressão.

Contrariamente, velocidade do som num sóli-

No ar a velocidade do som é de aproximada- mente 341m/s ou seja: 1227Km/h.

A tabela abaixo fornece alguns valores da velocidade de propagação do som em difer- entes materiais:

Aviões supersônicos podem voar com veloci- dade maior que a do som. Entretanto, para conseguir tal proeza, o bico do avião deve ser capaz de furar as ondas de pressão que se acumulam a sua frente. Essa espécie de “muralha de ar” é denominada de barreira do som. De modo que quando o avião consegue derrubar esta barreira, ouve-se um estrondo. 5.3VELOCIDADE DA LUZ

As origens da Óptica remonta a Antiguidade. É muito difícil imaginar nosso mundo envolto em eterna obscuridade. Por isso não é difícil de surpreender que a óptica tenha surgido como uma dos primeiros ramos da ciência natural. Não apenas o homem tem sido atraído pelos fenômenos luminosos, que despertavam grande curiosidade, mas também lhe propor- cionava uma grande variedade de benefícios práticos: espelhos, lentes e prismas.

Os matemáticos gregos, também se preocu- param com os aspectos geométricos envolvi- dos nos fenômenos luminosos, tais como a propagação retilínea da luz, e a igualdade dos ângulos de incidência e de reflexão. Eviden- temente, que desde a antiguidade o homem observara formação de sombras, eclipses, mi- ragem e que o tempo de propagação da luz entre dois pontos é mínimo.

A “câmara escura”, conhecida desde a An- tiguidade serve para demonstrar a propagação retilínea da luz na formação de imagens é a chamada "Câmara Escura". A imagem que se observa é invertida.

A propagação retilínea da luz permite explicar a formação de regiões de sombra, de penum- bra e os eclipses.

Quando uma fonte luminosa de grandes dimensões (fonte extensa) projeta um feixe de luz sobre uma tela e se interpor um corpo opaco entre a fonte se observam três regiões: luz, sombra e penumbra.

O ECLÍPSE, pode ser definido como una ocul- tação total ou parcial de um corpo celeste por outro. Existem vários tipos de eclipses: Lunar, Solar e Anular. Um eclipse Lunar é aquele dev- ido a interposição da Terra entre o Sol e a Lua, a qual impede que os raios solares possam chegar até a superfície desta. O eclipse Solar, se deve a interposição da Lua entre o Sol e a Terra, impedindo a visão total ou parcial do disco solar. No eclipse anular a situação é a mesma na qual a Lua se interpõe entre o Sol e a Terra. A difer- ença é que ela somente cobre sua parte central e não de maneira total, ficando assim descoberto uma coroa circular. Os eclipses mais conheci- dos popularmente são o Lunar e o Solar. ECLÍPSE TOTAL O SOL