Para entender um pouco mais sobre o tubo de Kundt, deve-se entender a teoria envolvida nele e conhecer um pouco mais sobre alguns conceitos, como o de ondas, que nada mais são do que tipos de oscilações periódicas que são subclassificadas em três categorias:
Figura 2. Onda longitudinal, onde o paralelismo entre a oscilação e a propagação da onda é perceptível pois ambas ocorrem no mesmo eixo. As áreas de compressão e rarefação também ajudam nessa percepção.
Figura 3. Demonstração da reflexão de uma onda.
2) Refração: Fenômeno que ocorre quando a onda encontra um obstáculo e o ultrapassa, passando a se propagar em um outro meio. Esta mudança do meio de propagação gera uma diferença de velocidade, e, por este motivo, uma diferença no comprimento de onda. Este fenômeno, geralmente, modifica também a angulação do raio refratado com a direção normal, como pode ser visto na Figura 4 abaixo:
Figura 4. Demonstração da refração de uma onda. A direção normal é aquela perpendicular à superfície que separa os meios 1 (azul) e 2 (verde).
Figura 5. Demonstração da difração de uma onda.
Figura 6. Demonstração da absorção de uma onda quando esta passa por um meio hipotético que possui atrito.
Referências:
TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica. 5.ed. LTC, 2006.
HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Fundamentos da Física - Gravitação, Ondas e Termodinâmica. 9ª ed. Rio de Janeiro: LTC, vol.2, 2012
- Ondas eletromagnéticas: Fenômenos oscilatórios resultantes da interação do campo elétrico com o campo magnético e que não precisam de um meio material para se propagar;
- Ondas mecânicas: Fenômenos que envolvem a propagação da energia, cinética e/ou potencial, sendo que esta propagação depende do quanto o meio no qual se propaga é elástico; por este motivo, elas precisam de um meio material para se propagar;
- Ondas materiais: Em geral, são mistas das ondas eletromagnéticas e das mecânicas e possuem a capacidade de propagar partículas subatômicas.
Como as ondas no tubo de Kundt são geradas por um alto-falante, sabemos que se tratam de ondas sonoras. Sabe-se que ondas sonoras necessitam de um meio material para se propagar (como o ar), então será apresentado um pouco mais sobre as ondas mecânicas. As ondas mecânicas também possuem sua subclassificação: podem ser transversais, ondas cuja oscilação não é paralela à direção de propagação da onda (Figura 1); ou longitudinais, ondas cuja oscilação é paralela à direção de propagação da onda (Figura 2). Tanto as ondas transversais quanto as longitudinais são chamadas de ondas progressivas pois possuem a capacidade de transmitir oscilações mecânicas progressivas mesmo que o meio no qual ela se propaga não se propague.
Figura 1. Onda transversal, onde a perpendicularidade é perceptível a partir da oscilação que ocorre em um eixo cartesiano diferente da propagação da onda.
Fonte: Prof.Dr. Janio Itiro Akamatsu et al. Ondas transversais e longitudinais. Disponível em: <http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/Ondas.htm#Ondas_transversais_e_longidutinais._0>
Figura 2. Onda longitudinal, onde o paralelismo entre a oscilação e a propagação da onda é perceptível pois ambas ocorrem no mesmo eixo. As áreas de compressão e rarefação também ajudam nessa percepção.
Fonte: Prof.Dr. Janio Itiro Akamatsu et al. Ondas transversais e longitudinais. Disponível em: <http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/Ondas.htm#Ondas_transversais_e_longidutinais._0>
As ondas podem sofrer algumas alterações como mudança de velocidade, mudança de direção, mudança de sentido etc. Estas alterações ocorrem quando a onda encontra um determinado obstáculo, como, uma parede ou um outro meio material. Estes comportamentos são explicados pelos fenômenos ondulatórios, apresentados a seguir:
1) Reflexão: Fenômeno que ocorre quando uma onda encontra um obstáculo, invertendo apenas o seu sentido (Figura 3). É a partir deste fenômeno que as ondas estacionárias dentro do tubo de Kundt irão ocorrer.
1) Reflexão: Fenômeno que ocorre quando uma onda encontra um obstáculo, invertendo apenas o seu sentido (Figura 3). É a partir deste fenômeno que as ondas estacionárias dentro do tubo de Kundt irão ocorrer.
Figura 3. Demonstração da reflexão de uma onda.
Fonte: José Carlos Fernandes dos Santos. Fenômenos Ondulatórios. Disponível em: <http://educacao.globo.com/fisica/assunto/ondas-e-luz/fenomenos-ondulatorios.html>
2) Refração: Fenômeno que ocorre quando a onda encontra um obstáculo e o ultrapassa, passando a se propagar em um outro meio. Esta mudança do meio de propagação gera uma diferença de velocidade, e, por este motivo, uma diferença no comprimento de onda. Este fenômeno, geralmente, modifica também a angulação do raio refratado com a direção normal, como pode ser visto na Figura 4 abaixo:
Figura 4. Demonstração da refração de uma onda. A direção normal é aquela perpendicular à superfície que separa os meios 1 (azul) e 2 (verde).
Fonte: José Carlos Fernandes dos Santos. Fenômenos Ondulatórios. Disponível em: <http://educacao.globo.com/fisica/assunto/ondas-e-luz/fenomenos-ondulatorios.html>
3) Difração: Fenômeno que ocorre quando uma onda encontra um obstáculo que possui uma fissura, por exemplo. Desta forma a partir daquela abertura, a onda se comportará como uma fonte pontual de onda que tende a se espalhar do outro lado (Figura 5).
Figura 5. Demonstração da difração de uma onda.
Fonte: José Carlos Fernandes dos Santos. Fenômenos Ondulatórios. Disponível em: <http://educacao.globo.com/fisica/assunto/ondas-e-luz/fenomenos-ondulatorios.html>
4) Absorção: Fenômeno que ocorre, normalmente, com uma onda a partir do atrito que esta tem com o meio. Desta forma, parte da energia da onda é capturada pelo meio no qual ela está passando, o que diminui a amplitude da onda e a distância alcançada (Figura 6). Um bom exemplo para a absorção das ondas, são as regiões mais profundas do mar, onde a luz não alcança já que ela foi perdendo energia para o meio (água) de acordo com a distância percorrida (profundidade).
4) Absorção: Fenômeno que ocorre, normalmente, com uma onda a partir do atrito que esta tem com o meio. Desta forma, parte da energia da onda é capturada pelo meio no qual ela está passando, o que diminui a amplitude da onda e a distância alcançada (Figura 6). Um bom exemplo para a absorção das ondas, são as regiões mais profundas do mar, onde a luz não alcança já que ela foi perdendo energia para o meio (água) de acordo com a distância percorrida (profundidade).
Figura 6. Demonstração da absorção de uma onda quando esta passa por um meio hipotético que possui atrito.
Fonte: Algo Sobre. Ondas. Disponível em: <https://www.algosobre.com.br/fisica/ondas.html>
Referências:
TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica. 5.ed. LTC, 2006.
HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Fundamentos da Física - Gravitação, Ondas e Termodinâmica. 9ª ed. Rio de Janeiro: LTC, vol.2, 2012
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