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Laboratório de superposição de ondas

Empilhe ondas senoidais e veja-as interferir, bater e ficar paradas — tudo baseado na equação da onda v = f·λ.

Esta é uma superposição de ondas exata — cada ponto é a soma das ondas componentes, sem envoltórias falsas. Escolha uma predefinição ou adicione suas próprias ondas e ajuste amplitude, comprimento de onda, frequência e fase. Ondas idênticas em fase duplicam (construtiva), fases opostas se cancelam (destrutiva), duas frequências próximas produzem batimentos e duas ondas em sentidos opostos congelam em uma onda estacionária.

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Predefinições

Construtiva

Duas ondas idênticas perfeitamente em fase viajam no mesmo sentido. Crista encontra crista em cada ponto, então a amplitude resultante duplica para 2A — reforço máximo.

Onda selecionada

Toque em um chip de onda abaixo do gráfico para ler sua amplitude, comprimento de onda, frequência, período, k, ω e v = f·λ — e ajustá-la ao vivo.

Sistema

Componentes0

Fórmulas e fontes

y(x,t) = Σ Aᵢsin(kᵢx − ωᵢt + φᵢ)

v = fλ · k = 2π/λ · ω = 2πf

beat = |f₁ − f₂|

node spacing = λ/2

As unidades e constantes por trás destas ondas

Uma equação só, v = f·λ, amarra um comprimento de onda medido em metros a uma frequência contada em hertz. As duas unidades são definidas por constantes fixadas, então cada leitura aqui é, no fundo, uma comparação contra o césio e contra a velocidade da luz.

O que você está mudando

As duas constantes debaixo de v = f·λ

  • ΔνCs = 9 192 631 770 Hz
    Frequência hiperfina do césio · define o segundo — um hertz é um ciclo por segundo, então toda frequência é contada contra esse número
  • c = 299 792 458 m/s
    Velocidade da luz no vácuo · define o metro — e para rádio e luz é a própria velocidade da onda

A mesma equação, do lá do diapasão à luz vermelha

OndaFrequênciaVelocidadeComprimento de onda
O lá do diapasão (lá₄)440 Hz343 m/s0.780 m
O limite agudo da audição humana20 kHz343 m/s17.1 mm
Rádio FM (76–108 MHz no Brasil)100 MHz299,792,458 m/s3.00 m
Wi-Fi2.4 GHz299,792,458 m/s0.125 m
Luz vermelha430 THz299,792,458 m/s697 nm

Os comprimentos de onda são calculados na hora como λ = v/f. O som usa 343 m/s (ar seco a 20 °C); rádio e luz usam a velocidade da luz exata da nossa página de constantes. Compare com o que está por perto: a FM tem cerca de 3 m, o tamanho de um carro; o Wi-Fi de 2,4 GHz tem só 12,5 cm, que é justamente a escala da antena do roteador.

Ler uma frequência é contar contra o césio

Desde 1967 o segundo é definido fixando a transição hiperfina do césio-133 em exatamente 9 192 631 770 Hz. Um hertz é um ciclo por segundo, então quando este laboratório marca 2 Hz ele quer dizer: dois ciclos a cada 9 192 631 770 oscilações do césio. A Hora Legal Brasileira é mantida assim, pelos relógios atômicos de césio do Observatório Nacional, no Rio de Janeiro.

Veja as sete constantes que definem o SI →

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