Ressonância e interferência

Ressonância e interferência

1. Ressonância

   • Um sistema que oscila em um dado período e se há a transferência de energia na mesma frequência de oscilação a amplitude de oscilação aumenta.
     • Ex: cantor lírico que quebra uma taça; pessoa balançando outra em um balanço; rádios antigos que tinham os botões que conforme eram girados;
       • *Oscilações amortecidas
         • Quando a oscilação do sistema para por causa de um agente externo que aplica forças que "rouba" a energia do sistema, forças de atrito, por exemplo.
       • *Oscilações forçadas
         • Quando o sistema oscila em uma frequência diferente da natural.

2. Interferência

   • Interferência em 1 dimensão
     • Interferência construtiva
       • Possui no nome a palavra construtiva, pois o resultante é maior que os dois pulsos.
         • Há dois pulsos em uma corda e quando eles se encontram ocorre a interferência, esses dois pulsos se somam e formam um outro pulso resultante.
           • O pulso resultante momentâneo corresponde a uma amplitude de: a=a_1+a_2, sendo a1 a amplitude do pulso 1 e o a2 a amplitude do pulso 2.
             • Depois desse encontro os pulsos passam um pelo outro e continuam normalmente a sua direção.
     • Interferência destrutiva
       • Em um determinado momento o pulso 1 e o pulso 2 se cruzam e ocorre a destruição completa dos dois, pois eles possuem o mesmo tamanho. Essa interferência é chamada de interferência destrutiva total ou destrutiva completa.
         • Porém também pode ocorrer a interferência destrutiva parcial, que é quando os pulsos possuem tamanhos diferentes e o resultante é menor que cada um deles
           • Possui no nome a palavra destrutiva, pois eles se destroem (não significa que eles se destroem completamente).
             • Depois desse encontro os pulsos passam um pelo outro e continuam normalmente a sua direção.
     • Ondas estacionárias
       • Quando uma corda, por exemplo, está esticada e pulsos estão sendo gerados, quando os pulsos batem em uma superfície fixa eles são refletidos e voltam invertidos, e ocorrem um conjunto de interferências das ondas que estão indo comas que estão voltando e dependendo da situação as ondas estacionárias são geradas.
         • Nó da onda: são os pontos que ficam com oscilação nula.
           • Ventres: são os pontos que ficam oscilando.
             • Comprimento de onda: é o dobro entre a distância de um nó e outro.
               • A amplitude A corresponde a duas vezes a amplitude da primeira imagem:
   • Interferência em 2 e 3 dimensões
     • Ex: um tanque com água onde ondas são geradas na superfície dessa água através de uma aste que está ligada a um moto que possui duas pontas, o motor fica oscilando e essas pontas batem na água ao mesmo tempo e geram ondas circulares.
       • As duas fontes (pontas) estão oscilando em fase (ao mesmo tempo).
         • F1= fonte de ondas
           • F2= fonte de ondas
             • Trações contínuos: crista da onda
               • Trastejados: vales de uma onda
                 • No ponto A ocorrerá uma interferência destrutiva, pois é o encontro de uma crista e um vale, essas ondas possuem o mesmo comprimento de onda, ela não oscila.
                   • No ponto B irá ocorrer uma interferência construtiva, pois duas cristas estão chegando nesse ponto e ela oscila bastante
                     • Parte matemática
                       • Análise do ponto A:
                         • A onda que sai da fonte 1 e chega até o ponto A, percorreu um certo caminho chamado de d1.
                           • A onda que sai da fonte 2 e chega até o ponto B, percorreu um certo caminho chamado de d2.
                             • Há uma diferença entre os caminhos, que representa uma diferença entre comprimentos de onda.
                               • O d1 corresponde a uma distância que equivale a 3 vezes e meia o comprimento de onda.
                                 • O d2 corresponde a uma distância que equivale a 2 vezes o comprimento de onda.
                                   • Equação para descobrir se a onda é construtiva ou destrutiva:
                                     • d1: caminho que a onda percorreu vindo da fonte f1.
                                       • d2: caminho que a onda percorreu vindo da fonte f2.
                                         • é a metade da onda
                                           • Se N for par a interferência é construtiva.
                                             • Se N for ímpar a interferência é destrutiva.
                                               • Isso se as fontes estão em fase
                                               • Se N for par a interferência é de1strutiva.
                                                 • Se N for ímpar a interferência é construtiva.
                                                   • Agora se as fontes não estiverem em fase a regra do N muda (inverte):
                                                 • Agora se as fontes não estiverem em fase a regra
   • Interferência da luz
     • Bolha de sabão:
       • Parte da luz é refletida e parte e é refratada, a parte que sofreu refração sofre refração novamente e também uma reflexão.
         • O raio 2 andou um pouco mais que o raio 1: d_1-d_2
           • Sempre que a diferença de percurso compreender a um múltiplo inteiro de comprimento de onda a interferência observada vai ser uma interferência construtiva.
             • Sempre que a diferença de percurso compreender a metade do comprimento de onda a interferência observada vai ser uma interferência destrutiva.
     • Interferência luminosa em película:
       • O índice de refração da água é maior que o da ar.
         • Parte da luz sofrerá refração e parte sofrerá reflexão.
           • Ao chegar na segunda interface o raio de luz sofrerá, novamente, uma refração.
             • O raio número 2 percorreu a soma das distâncias 3 e 4 a mais do que o raio 1.
               • O raio número 1 sofre inversão de fase.
                 • Os raios 2,3 e 4 não sofrem inversão de fase.
                   • Delta x = diferença de percurso
                     • E= espessura
                       • Se N for par a interferência é destrutiva.
                         • Se N for ímpar a interferência é construtiva.
                           • Experimento de Thomas Young:
                             • Imagine uma fonte de luz monocromática e um experimento com fenda dupla. A luz passa pela primeira fenda graças ao fenômeno da difração, quando a luz chega as 2 fendas ela passa também e quando chega ao anteparo (onde a luz se projeta) ocorrerá uma distribuição de figuras de interferência., haverá uma franja central maior e algumas franjas intercaladas com regiões escuras.
                               • F1 e F2= fonte de luz 1 e 2
                                 • l= distância entre as fendas e o anteparo
                                   • a= distância entre as duas fendas
                                     • x= ponto central
                                       • o= ponto que está na mesma direção do ponto central
                                         • O P = m (é a distância entre a franja central e a franja estudada)
                                           • X O = l
                                             • tg alpha (tangente de alpha) =
                                               • Como alpha é um valor muito próximo de 0 a tangente de alpha e o seno possuem valores próximos.
                                                 • Delta d= diferença de percurso
                                                   • Se a diferença de percurso for um múltiplo par de meio comprimento de onda a interferência é construtiva.
                                                     • Se a diferença de percurso for um múltiplo ímpar de meio comprimento de onda a interferência é destrutiva.
                                                       • Se N for igual a 1, é meio comprimento de onda e é a primeira franja escura.
                                                         • Se N for igual a 2, um comprimento de onda e é a primeira franja clara depois d da central.
                                                           • Para descobrir o comprimento de onda

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