Transverse and longitudinal waves · Ondas transversais e longitudinais
| English | Português |
|---|---|
| transverse/trænsˈvɜːs/ | transversal |
| longitudinal/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl/ | longitudinal |
| perpendicular/ˌpɜːpənˈdɪkjʊlə/ | perpendiculares |
| electromagnetic waves/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk weɪvz/ | ondas eletromagnéticas |
| compressions/kəmˈpreʃnz/ | comprimimentos |
| rarefactions/ˌreərɪˈfækʃnz/ | rarefações |
| energy transfer/ˈenədʒi ˈtrænsfɜː/ | transferência de energia |
| propagation/ˌprɒpəˈɡeɪʃn/ | propagação |
Two ways to make a wave
- Shake a rope up and down — the wiggle runs along it.
- Push and pull a slinky end-on — a squash runs along it instead.
- Both carry energy, but the particles move in different directions.
Duas maneiras de fazer uma onda
- Agite uma corda para cima e para baixo — a ondulação percorre-a.
- Empurre e puxe uma mola espiral de ponta — um encolhimento percorre-a em vez disso.
- Ambas carregam energia, mas as partículas se movem em direções diferentes.
Transverse 横波 waves
- The particles vibrate perpendicular 垂直 to the direction the energy travels.
- Examples: a wave on a rope, all electromagnetic waves 电磁波, ripples on water.
Transverse wave on a rope
Ondas transversais
- As partículas vibram perpendicularmente 垂直 à direção em que a energia viaja.
- Exemplos: onda numa corda, todas as ondas eletromagnéticas 电磁波, ondulações na água.
Onda transversal numa corda
Transverse waves · Ondas transversais
y = a sin(bx + c)
Change the amplitude and · e wavelength · comprimento de onda of the wave. · Alterar a amplitude e o comprimento de onda da onda.
In a transverse wave, the particles vibrate: · Numa onda transversal, as partículas vibram:
Transverse = vibration at right angles to the energy flow (a rope wave, light, water ripples). · Transversal = vibração perpendicularmente ao fluxo de energia (onda numa corda, luz, ondulações na água).
Longitudinal 纵波 waves
- The particles vibrate parallel to the direction of travel.
- Made of compressions 压缩 (squashed together) and rarefactions 稀疏 (spread out). Sound is longitudinal.
Longitudinal wave on a slinky spring
Ondas longitudinais
- As partículas vibram paralelamente à direção de propagação.
- Formadas por compressões 压缩 (apertadas) e rarefações 稀疏 (espalhadas). O som é longitudinal.
Onda longitudinal numa mola espiral
Sound travelling through air is a longitudinal wave. · O som que se desloca pelo ar é uma onda longitudinal.
Yes — the air particles vibrate back and forth along the travel direction, making compressions and rarefactions. · Sim — as partículas de ar vibram para frente e para trás ao longo da direção de propagação, criando compressões e rarefações.
Select all · todos the waves that are transverse · transversal. · Selecione todas as ondas que são transversais.
Light, water ripples and a rope wave are transverse. Sound and an end-on slinky wave are longitudinal. · Luz, ondulações na água e uma onda numa corda são transversais. Som e uma onda numa mola comprimida axialmente são longitudinais.
A longitudinal wave is made of compressions and ____. · Uma onda longitudinal é formada por compressões e ____.
Compressions are where particles bunch up; rarefactions are where they spread out. · As compressões são onde as partículas se aglomeram; as rarefações são onde se espalham.
Say it the way the examiner wants
- The mark is for two directions in one sentence: the direction the particles vibrate, and the direction of energy transfer 能量传递 (the direction of propagation 传播).
- Transverse: "the vibrations are perpendicular to the direction of energy transfer."
- Longitudinal: "the vibrations are parallel to the direction of energy transfer."
- "The particles move up and down" scores nothing on its own — up and down relative to what?
Diga da maneira que o examinador quer
- A nota é por duas direções em uma frase: a direção em que as partículas vibram, e a direção de transferência de energia 能量传递 (direção de propagação 传播).
- Transversal: "as vibrações são perpendiculares à direção da transferência de energia."
- Longitudinal: "as vibrações são paralelas à direção da transferência de energia."
- "As partículas movem-se para cima e para baixo" não pontua sozinho — para cima e para baixo em relação a o quê?
Match each term to the definition the examiner marks. · Combine cada termo com a definição que o avaliador marca.
Every one of these is marked against a fixed wording. "Energy transfer", not "the wave's motion", is the phrase in the two wave-type definitions. · Cada uma destas está assinalada contra uma frase fixa. "Transferência de energia", e não "o movimento da onda", é a expressão nas duas definições dos tipos de onda.
Reading a longitudinal wave's graph
- The graph plots displacement along the direction of travel: positive means the particle has moved forward, negative means back.
- Two particles exactly one wavelength apart have the same displacement and move the same way.
- A compression sits where the particle behind has moved forward and the one ahead has moved back — the graph crosses zero going downwards.
- Which way is a particle moving now? Look at the graph just behind it (the side the wave comes from): that displacement is where it is heading.
Lendo o gráfico de uma onda longitudinal
- O gráfico plota o deslocamento ao longo da direção de viagem: positivo significa que a partícula se moveu para frente, negativo significa para trás.
- Duas partículas separadas por exatamente um comprimento de onda têm o mesmo deslocamento e se movem da mesma forma.
- Uma compressão situa-se onde a partícula atrás se moveu para frente e a dianteira se moveu para trás — o gráfico cruza zero indo para baixo.
- Para onde uma partícula está se movendo agora? Olhe para o gráfico logo atrás dela (o lado de onde a onda vem): esse deslocamento é para onde ela está indo.
A longitudinal wave travels to the right. On its displacement–distance graph, particle P is at zero displacement on a part of the curve that rises from left to right. Which way is P moving now? · Uma onda longitudinal move-se para a direita. No seu gráfico de deslocamento–distância, a partícula P está num deslocamento zero numa parte da curva que sobe da esquerda para a direita. Para onde se está a mover P agora?
Look just behind P (to its left): the displacement there is negative, so P is heading to a negative displacement — moving backwards. A particle at zero displacement is never stationary; it is at its fastest. · Olhe apenas atrás de P (à sua esquerda): o deslocamento lá é negativo, logo P está a dirigir-se para um deslocamento negativo — movendo-se para trás. Uma partícula num deslocamento zero nunca está estacionária; está na sua maior velocidade.
Two graphs
- Displacement–distance (a snapshot of the whole wave) → read the wavelength.
- Displacement–time (one point over time) → read the period.
- Both look like sine curves, for either type of wave.
A displacement-time graph shows the wave's amplitude and period
Dois gráficos
- Deslocamento-distância (uma instantânea da onda inteira) → leia o comprimento de onda.
- Deslocamento-tempo (um ponto ao longo do tempo) → leia o período.
- Ambos parecem curvas senoidais, para qualquer tipo de onda.
Um gráfico de deslocamento-tempo mostra a amplitude e o período da onda
Match each graph to what you read off it. · Combine cada gráfico com o que nele se lê.
A snapshot against distance shows the wavelength; one point watched over time shows the period. · Uma instantânea contra a distância mostra o comprimento de onda; um ponto assistido ao longo do tempo mostra o período.
Which can be read from a displacement-distance graph? Select all · todos that apply. · O que se pode ler de um gráfico de deslocamento–distância? Selecione todas as opções aplicáveis.
The period comes from a displacement-TIME graph. Reading a wavelength off the time graph is one of the commonest errors in this topic. · O período vem de um gráfico de deslocamento-TEMPO. Ler um comprimento de onda do gráfico de tempo é um dos erros mais comuns neste tópico.
The amplitude of a wave is doubled. By what factor does its intensity increase? · A amplitude de uma onda dobra. Por que fator aumenta a sua intensidade?
Intensity goes as amplitude squared, so doubling the amplitude quadruples it. Intensity is also power per unit area at right angles to the travel direction. · A intensidade varia com o quadrado da amplitude, logo dobrar a amplitude quadruplica-a. A intensidade é também potência por unidade de área perpendicular à direção de propagação.
Worked example: a sound wave on a graph
A displacement–distance graph of a sound wave (travelling to the right) shows particles X and Y $1.5$ wavelengths apart, separated by $0.24\ \text{m}$. The frequency is $2.0\ \text{kHz}$. Particle Z sits at zero displacement on a part of the graph that falls from left to right.
- Wavelength: $1.5\lambda = 0.24$, so $\lambda = 0.16\ \text{m}$.
- Speed: $v = f\lambda = 2000 \times 0.16 = 320\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Z now: just behind Z (to its left) the displacement is positive, so Z is moving forward, in the direction of travel.
- Z a quarter of a period later: the whole pattern has moved on by $\dfrac{\lambda}{4}$, so Z takes the displacement that was $\dfrac{\lambda}{4}$ behind it — a crest, $+A$. Sketch the new graph as the old one shifted right by $\dfrac{\lambda}{4}$.
- Check: a particle at zero displacement is passing through its rest position, which is where it moves fastest — so it makes sense that it reaches maximum displacement a quarter period later.
Exemplo resolvido: uma onda sonora em um gráfico
Um gráfico deslocamento-distância de uma onda sonora (viajando para a direita) mostra partículas X e Y $1.5$ comprimentos de onda apartadas, separadas por $0.24\ \text{m}$. A frequência é $2.0\ \text{kHz}$. A partícula Z fica em deslocamento zero em uma parte do gráfico que cai da esquerda para a direita.
- Comprimento de onda: $1.5\lambda = 0.24$, então $\lambda = 0.16\ \text{m}$.
- Velocidade: $v = f\lambda = 2000 \times 0.16 = 320\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Z agora: logo atrás de Z (à sua esquerda) o deslocamento é positivo, então Z está se movendo para frente, na direção da viagem.
- Z um quarto de período depois: todo o padrão avançou em $\dfrac{\lambda}{4}$, então Z toma o deslocamento que estava $\dfrac{\lambda}{4}$ atrás dela — um pico, $+A$. Esboce o novo gráfico como o antigo deslocado para a direita por $\dfrac{\lambda}{4}$.
- Verificação: uma partícula no deslocamento zero está passando por sua posição de equilíbrio, onde se move mais rápido — então faz sentido que atinja o deslocamento máximo um quarto de período depois.
On a displacement–distance graph, two particles that are exactly two wavelengths apart are separated by $0.68\ \text{m}$. The wave has frequency $1.0\ \text{kHz}$. What is its speed, in m/s? · Num gráfico de deslocamento–distância, duas partículas exatamente dois comprimentos de onda separadas estão separadas por $0.68\ \text{m}$. A onda tem frequência $1.0\ \text{kHz}$. Qual é a sua velocidade, em m/s?
$2\lambda = 0.68$, so $\lambda = 0.34\ \text{m}$ and · e $v = f\lambda = 1000 \times 0.34 = 340\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ — the speed of sound in air. · $2\lambda = 0.68$, logo $\lambda = 0.34\ \text{m}$ e $v = f\lambda = 1000 \times 0.34 = 340\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ — a velocidade do som no ar.
The displacement graph of a longitudinal wave looks exactly like a transverse wave, but the particles are not moving up and down. The vertical axis is displacement along the line of travel. Say "forward and back", and remember that the wave travels while the particles only oscillate about fixed positions.
O gráfico de deslocamento de uma onda longitudinal parece exatamente com o de uma onda transversal, mas as partículas não se movem para cima e para baixo. O eixo vertical representa o deslocamento ao longo da linha de propagação. Diga "para frente e para trás" e lembre-se de que a onda se propaga enquanto as partículas apenas oscilam em torno de posições fixas.
You've got it
- transverse: vibration perpendicular to the energy transfer (rope, light, ripples)
- longitudinal: vibration parallel to the energy transfer — compressions & rarefactions (sound)
- on a longitudinal wave's graph, positive = forward; look just behind a particle to see where it is going
- displacement–distance shows $\lambda$; displacement–time shows $T$
Entendeu?
- transversal: vibração perpendicular à transferência de energia (corda, luz, ondulações)
- longitudinal: vibração paralela à transferência de energia — compressões e rarefações (som)
- no gráfico de uma onda longitudinal, positivo = para frente; olhe logo atrás de uma partícula para ver para onde ela está indo
- deslocamento-distância mostra $\lambda$; deslocamento-tempo mostra $T$