quarta-feira, 4 de julho de 2012

Ondas estacionárias

     As ondas estacionárias são o resultado da superposição (adição) de ondas, ou seja, quando duas ondas de mesma amplitude e de mesma frequência se propagam, simultaneamente, em sentidos contrários no mesmo meio (figura 1).

Figura 1- Ondas de mesma frequência e de mesma amplitude se propagando em sentidos contrários.


     Ocorrem muito frequentemente em meios limitados, no momento em que a onda chega aos limites do meio, nos quais nenhuma transmissão de energia para o exterior é possível, reflete-se e volta no sentido oposto (figura 2), como exemplo a produção de onda estacionária através de uma corda fixa, quando esta é posta a oscilar por uma fonte vibradora cria ondas estacionárias de máxima amplitude para as frequências específicas da fonte, as denominadas frequências de ressonância.

    
Figura 2- Onda estacionária através de uma corda fixa. Fonte: http://ww2.unime.it/weblab/awardarchivio/ondulatoria/ondas.htm



    Podemos identificar nas ondas estacionárias que:

Onde a é a amplitude da onda

     Os ventres, que podem ser chamados também de antinodos, são pontos onde ocorre a interferência construtiva, estes pontos vibram com uma amplitude máxima Amáx, que é dada por:


    Os nós, que podem ser chamados também de nodos, são pontos onde ocorre a interferência destrutiva, estes pontos vibram com amplitude An nula, que é dada por:

      Assim temos que nas ondas estacionárias os ventres vibram com amplitude 2a, enquanto que os nós não vibram, ou seja, possuem amplitude nula, há também pontos intermediários entre os nós e os ventres que vibram com amplitudes que variam entre 0 e 2a.
      A distância entre dois nós e entre dois ventres consecutivos é igual a . Já distâncias entre um nó e um ventre consecutivo é de .
     A velocidade de propagação de uma onda estacionária é nula, pois os nós e os ventres permanecem o tempo todo nas mesmas posições. Em uma onda estacionária não há propagação de energia, pois como os nós estão em repouso, não permitem a passagem de energia por eles, porém há um transporte de energia que são delimitados pelos nós, ou seja, um transporte de de energia.

     No vídeo ONDAS ESTACIONARIAS Y LA MÁS RÁPIDA DE TODAS LAS ONDAS, disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=FUtvwuf28cs, podemos observar este fenômeno em forno microondas, onde as ondas estacionárias são formadas por ondas eletromagnéticas. A fonte destas ondas é denominada de “tubo magnetron”. Esse tubo é responsável pela geração das ondas eletromagnéticas na faixa de microondas que, em razão dessa frequência, são refletidas pelas paredes metálicas internas do forno, como a luz numa caixa de espelhos, assim as ondas permanecem ali, até serem absorvidas pelo alimento ou serem dissipadas no ar. A frequência do magnetron e as dimensões da cavidade interna do forno são calculadas apropriadamente, por exemplo as paredes metálicas da cavidade são projetadas de forma a proporcionar uma afinação com a frequência das ondas ressonantes, para que se formem as ondas estacionárias.
Sabendo que no forno microondas há ondas estacionárias, é possível compreender a razão do autor do vídeo utilizar nos pontos escuros o espaçamento de, pois nessa região é que se tem o transporte de energia.