Quais sao as grandezas fisicas que caracteriam uma oscilaçao mecanica?
Soluções para a tarefa
Na natureza existem diversos fenômenos que se repetem durante certo tempo. Tais movimentos são muito importantes em física principalmente na área da mecânica quântica. Esses movimentos recebem o nome de oscilações.
Uma oscilação pode ser entendida como sendo um movimento repetitivo periodicamente em intervalos de tempos iguais. Como exemplos podem ser citados alguns tipos de oscilações na natureza: sistema massa mola, pêndulo simples e o oscilador harmônico.
Alguns sistemas são tão complexos que nem chegam a ter soluções analíticas. Dessa forma costuma-se usar os cálculos computacionais para resolver tais equações. O sistema mais importante em física e um dos poucos que contém solução analítica é o oscilador harmônico quântico pelo fato de qualquer sistema oscilatório poder ser aproximado a ele e a sua solução. Repare que essa aproximação apenas pode ser feita a nível quântico, pois nele partículas se comportam como ondas e ondas são perturbações periódicas no meio, logo elas também são movimentos oscilatórios.
Alguns elementos matemáticos servem de ferramentas para estudar ondas oscilantes sendo elas simples ou não. Assim alguns conceitos podem ser introduzidos:
1 – Comprimento de onda:
O comprimento de onda é calculado como sendo o comprimento de um ciclo apenas (após esse ciclo, a onda torna-se a repetir infinitas vezes). A equação do comprimento de onda se encontra no item 2.
2 – Velocidade da onda:
A velocidade da onda pode ser calculada por:
v = λ.f
onde: v = velocidade de propagação da onda
λ = comprimento de onda
f = frequência da onda
as unidades do comprimento e da velocidade são o metro (m) e o metro por segundo (m/s) respectivamente.
3 – Período de oscilação:
Define-se como período de oscilação o tempo gasto pelo sistema para realizar um ciclo completo. Dessa forma essa grandeza pode ser relacionada matematicamente por:
T = 1/f
Onde: T = período de oscilação
f = frequência de oscilação
A unidade de período é a mesma unidade de tempo, ou seja, pode ser: segundo, minuto, hora, dias, anos e etc. No sistema internacional de unidades (S.I), a unidade de período é o segundo (s).
4 – Frequência de oscilação:
Define-se como frequência de oscilação o número de voltas completas realizadas pelo sistema em uma unidade de tempo qualquer. A unidade de tempo pode ser, por exemplo: segundo, hora, dia e etc. A relação matemática que descreve essa grandeza é:
f = 1/T
A unidade de frequência no sistema internacional de unidade (S.I) é o Hertz que é representado pelas letras Hz.
Quando o movimento é periódico e circular, a frequência pode ser calculada como sendo:
f = ω/2π
onde: f = frequência da oscilação
ω = frequência angular da oscilação
nesse caso, a unidade da frequência angular no (S.I) será o radianos por segundo (rad/s)
OBSERVAÇÃO: Através das definições de frequência e período, pode-se notar que essas grandezas são grandezas inversas, ou seja, uma é o inverso da outra.