Trabalho de Física/ Martinho Paiva (GRUPO)

FISICA - MARTINHO 

ONDAS

     Em nossa vida diária, estamos continuamente em contato com diversos tipos de ondas. Algumas destas ondas são velhas conhecidas como é o caso do som, em que sem ele não existiria a comunicação verbal, muito menos a audição, ou então a luz, responsável por fenômenos tão complexos como a visão dos animais e a fotossíntese das plantas, em que sem ela não existira vida na Terra.

      Deste modo, algumas destas ondas podemos ver (luz, pulsos produzidos por uma corda esticada, ondas que se propagam na superfície da água quando algum objeto cai sobre ela, etc), outras podemos ouvir (deste o mais irritante barulho, até a mais melodiosa sinfonia) e outras não podemos ver nem ouvir mas nem por isso deixam de existir ou ter menor importância sobre os mecanismos que regem a natureza.
Apesar de existirem ondas de origem e natureza diversas (luz é onda eletromagnética ao passo que o som é onda mecânica), todas elas possuem algo em comum: são energias propagando-se por um meio, que não é transportado nessa propagação.

     O estudo das ondas é relevante não só pela beleza de conhecer os mecanismos que produzem o pôr-do-Sol ou um arco-íris, mas pelos benefícios tecnológicos decorrentes a este estudo, como o advento dos meios de comunicação (telégrafo, o aparelho de AM/FM, a televisão, telefone, etc), ou o uso dos raios-x no diagnóstico de fraturas e/ou doenças, que fizeram emergir todo um campo da física aplicada à medicina.

Ondas acústicas: É o estudo das ondas sonoras. Ondas sonoras são de natureza mecânica, de tipo longitudinal e classificação tridimensional. Não se propagam no vácuo (por isso, o vácuo é o melhor isolante acústico). 
Infra-som e Ultra-som – O ser humano é capaz de captar freqüências sonoras que vão de 20Hz a 20.000Hz. Uma onda com freqüência inferior a 20Hz é chamada infra-som; superior a 20.000Hz, ultra-som. Alguns animais, como os morcegos e os cachorros são capazes de perceber os ultra-sons. 
Velocidade do som – As maiores velocidades de propagação do som ocorrem nos sólidos; as menores, nos gases. 
A temperatura praticamente não influi na velocidade do som nos sólidos e líquidos. Mas, nos gases, a velocidade do som é diretamente proporcional à raiz quadrada da temperatura absoluta do gás, conforme a Fórmula de Laplace: , onde k é uma constante que depende da natureza do gás; T é a temperatura absoluta (kelvin) do gás. 

Ondas de choque MACH: é uma onda caracterizada por ser um distúrbio em propagação onde propriedades como velocidade, pressão, temperatura  ou densidade variam de maneira abrupta e quase descontínua. Esta onda pode ocorrer tanto em meios físicos, propagando-se de maneira mecânica, quanto em campos como o campo elétrico e o campo magnético.
Uma onda de choque se forma nos gases sempre que a velocidade do gás é maior que a velocidade do som nele. Quando um avião atinge exatamente a velocidade do som, as ondas sonoras que ele está emitindo passam a se condensar a sua frente por estarem se propagando na mesma velocidade.

Números de MACH: A velocidade Mach ou Mach (Ma) é uma unidade de medida de velocidade. É definida como a relação entre a velocidade do objeto e a velocidade do som:

onde:

 é o número Mach

 é a velocidade média relativa do objeto

 é a velocidade média do som

A nomeação desta velocidade se deu em homenagem ao fisíco  e filosofo Austríaco  Emst Mach que publicou em 1877 a sua teoria de um corpo capaz de ultrapassar a velocidade do som. Um Mach (Ma), possui a velocidade de 1234,8 km/h, sendo considerada a velocidade mínima para que qualquer corpo consiga ultrapassar a barreira do som. Para que os físicos pudessem fazer cálculos mais precisos foram criados 5 categorias de velocidade para determinar em que velocidade está o corpo:

• Subsônica: Ma < 1
• Transônica: 0.8 < Ma <1.2
• Sônica: Ma = 1
• Supersônica: Entre 1.2 Ma e 5 Ma
• Hipersônica: Ma > 5

Cones de Mach: A velocidade transônica está entre a velocidade sub e supersônica. O período trânsonica inicia quando as primeiras partes do avião alcançam Ma>1 e começa a aparecer uma barreira de ar em volta das asas do avião. Quando finalmente o avião ultrapassa a velocidade sônica, segue-se um forte estrondo sonoro quando o avião excede Mach 1; a maior diferença depressão passa para a frente da aeronave. Esta abrupta diferença de pressão é a chamada onda de choque, que estende-se da traseira à dianteira com uma forma de cone (chamado cone de Mach). Esta onda de choque causa o “boom sônico” que se ouve logo após a passagem do avião. O piloto da aeronave não consegue ouvir este ruído. Quanto maior a velocidade, mais limitado é o cone. Após ultrapassar Mach 1 dificilmente irá se formar um cone completo, mas um plano levemente côncavo.