Física · Glossário

O que é Sinal; sinal senoidal?

Definição 5.1 Física universitária — 1.º ano · Capítulo 5 — Propagação de sinais: ondas progressivas e estacionárias

Um sinal é uma grandeza física que varia no tempo e carrega informação: a sobrepressão acústica num microfone, a tensão numa antena, o deslocamento transversal de um ponto de uma corda. O sinal senoidal

s(t)=Acos(ωt+φ)s(t) = A\cos(\omega t + \varphi)

tem amplitude A>0A > 0, frequência angular ω\omega (rad/s\mathrm{rad}/\mathrm{s}), frequência f=ω/2πf = \omega/2\pi, período T=1/fT = 1/f e fase inicial φ\varphi; ωt+φ\omega t + \varphi é a sua fase no instante tt.

Exemplos

Exemplo 5.14 (Dois alto-falantes)

Dois alto-falantes a 2.0m2.0\,\mathrm{m} um do outro tocam em fase o mesmo tom de 850Hz850\,\mathrm{Hz} (λ=0.40m\lambda = 0.40\,\mathrm{m}). Na mediatriz do segmento que os une, δ=0\delta = 0: som forte em toda parte. Ao longo do segmento que os une, δ\delta varia de 2λ2\lambda por comprimento de onda de deslocamento, de modo que os pontos silenciosos (δ=±λ/2,±3λ/2,\delta = \pm\lambda/2, \pm 3\lambda/2, \dots) se sucedem a cada λ/2=20cm\lambda/2 = 20\,\mathrm{cm} — uma onda estacionária, assunto da próxima seção. Inverta os fios de um dos alto-falantes, para que toque em oposição de fase, e forte e fraco trocam de lugar.

Exemplo 5.15 (Furos de Young)

Dois furos S1S_1, S2S_2 separados por uma distância aa, iluminados por uma única fonte monocromática (de modo que emitam em fase), enviam luz a um anteparo à distância DaD \gg a. Num ponto do anteparo à altura xx do eixo, a diferença de caminho vale

δ=S2MS1MaxD\delta = S_2M - S_1M \approx \frac{a\,x}{D}

(para xDx \ll D: S1,2M=D2+(xa/2)2D+(xa/2)2/2DS_{1,2}M = \sqrt{D^2 + (x \mp a/2)^2} \approx D + (x \mp a/2)^2/2D, e subtraia). Franjas claras em x=nλD/ax = n\lambda D/a: a interfranja é

i=λDa.i = \frac{\lambda D}{a} .

Com a=0.50mma = 0.50\,\mathrm{mm}, D=2.0mD = 2.0\,\mathrm{m}, λ=633nm\lambda = 633\,\mathrm{nm}: i=2.5mmi = 2.5\,\mathrm{mm} — uma régua mede o comprimento de onda da luz. Num meio de índice nn, a diferença a usar é a do caminho óptico, n×n \times comprimento, já que λ=λ0/n\lambda = \lambda_0/n.

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