16: Movimento oscilatório e ondas
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- 16.1: Lei de Hooke - Estresse e tensão revisitados
- Uma oscilação é um movimento de ida e volta de um objeto entre dois pontos de deformação. Uma oscilação pode criar uma onda, que é uma perturbação que se propaga de onde foi criada. O tipo mais simples de oscilações e ondas está relacionado a sistemas que podem ser descritos pela lei de Hooke.
- 16.2: Período e frequência em oscilações
- Definimos movimento periódico como um movimento que se repete em intervalos de tempo regulares, como exibido pela corda do violão ou por um objeto em uma mola se movendo para cima e para baixo. O tempo para completar uma oscilação permanece constante e é chamado de período. Suas unidades geralmente são segundos, mas podem ser qualquer unidade de tempo conveniente.
- 16.3: Movimento harmônico simples - um movimento periódico especial
- Movimento Harmônico Simples (SHM) é o nome dado ao movimento oscilatório para um sistema em que a força líquida pode ser descrita pela lei de Hooke, e esse sistema é chamado de oscilador harmônico simples. Se a força total puder ser descrita pela lei de Hooke e não houver amortecimento (por atrito ou outras forças não conservadoras), um oscilador harmônico simples oscilará com igual deslocamento em ambos os lados da posição de equilíbrio.
- 16.4: O pêndulo simples
- Os pêndulos são de uso comum. Alguns têm usos cruciais, como em relógios; alguns são para se divertir, como o balanço de uma criança; e alguns estão lá, como a chumbada em uma linha de pesca. Para pequenos deslocamentos, um pêndulo é um oscilador harmônico simples. Um pêndulo simples é definido como um objeto que tem uma massa pequena, também conhecido como pêndulo, que é suspenso por um fio leve ou corda.
- 16.5: Energia e o oscilador harmônico simples
- A energia no oscilador harmônico simples é compartilhada entre a energia potencial elástica e a energia cinética, com o total sendo constante.
- 16.6: Movimento circular uniforme e movimento harmônico simples
- Se estudado com profundidade suficiente, o movimento harmônico simples produzido dessa maneira pode fornecer uma visão considerável de muitos aspectos das oscilações e ondas e é muito útil matematicamente. Em nosso breve tratamento, indicaremos algumas das principais características desse relacionamento e como elas podem ser úteis. Uma projeção de movimento circular uniforme sofre uma simples oscilação harmônica.
- 16.7: Movimento harmônico amortecido
- Embora muitas vezes possamos tornar o atrito e outras forças não conservadoras insignificantemente pequenos, movimentos completamente sem amortecimento são raros. Na verdade, podemos até querer amortecer as oscilações, como nos amortecedores de carros. Para um sistema que tem uma pequena quantidade de amortecimento, o período e a frequência são quase os mesmos do movimento harmônico simples, mas a amplitude diminui gradualmente. Isso ocorre porque a força de amortecimento não conservadora remove energia do sistema, geralmente na forma de energia térmica.
- 16.8: Oscilações forçadas e ressonância
- Nesta seção, exploraremos brevemente a aplicação de uma força motriz periódica atuando em um oscilador harmônico simples. A força motriz coloca energia no sistema em uma determinada frequência, não necessariamente a mesma que a frequência natural do sistema. A frequência natural é a frequência na qual um sistema oscilaria se não houvesse força de acionamento nem de amortecimento.
- 16.9: Ondas
- uma onda é uma perturbação que se propaga ou se move a partir do local em que foi criada. Para ondas de água, a perturbação está na superfície da água, talvez criada por uma pedra jogada em um lago ou por um nadador espirrando a superfície repetidamente. Para ondas sonoras, o distúrbio é uma mudança na pressão do ar, talvez criada pelo cone oscilante dentro de um alto-falante. Para terremotos, existem vários tipos de distúrbios, incluindo perturbação da superfície da Terra e pressão sob a superfície.
- 16.10: Superposição e interferência
- Ondas complexas são mais interessantes, até bonitas, mas parecem formidáveis. A maioria das ondas parece complexa porque elas resultam da soma de várias ondas simples. Felizmente, as regras para adicionar ondas são bem simples.
Miniatura: Mavericks Surf Contest 2010. (CC-SA-BY; Shalom Jacobovitz).