Exercício Resolvido de Ondas
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Mostrar que \( y=a\operatorname{sen}(kx-\omega t) \) pode ser escrito como:

a) \( y=a\operatorname{sen}[k(x-vt)] \);

b) \( y=a\operatorname{sen}\left[2\pi\left(\dfrac{x}{\lambda}-\dfrac{t}{T}\right)\right] \).

Solução:

a)

\[ \begin{gather} y=a\operatorname{sen}(kx-\omega t) \end{gather} \]

colocando k em evidência

\[ y=a\operatorname{sen}\left[k\left(x-\dfrac{\omega}{k}t\right)\right] \]

sendo a frequência angular dada por \( \bbox[#99CCFF,10px] {\omega=\dfrac{2\pi}{T}} \) e o número de onda dado por \( \bbox[#99CCFF,10px] {k=\dfrac{2\pi}{\lambda}\Rightarrow\dfrac{1}{k}=\dfrac{\lambda }{2\pi}} \), substituindo estes valores na equação acima

\[ \begin{gather} y=a\operatorname{sen}\left[k\left(x-\dfrac{2\pi}{T}\dfrac{\lambda}{2\pi}t\right)\right] \\[5pt] y=a\operatorname{sen}\left[k\left(x-\dfrac{\lambda}{T}t\right)\right] \end{gather} \]

como a frequência da onda é dada por \( \bbox[#99CCFF,10px] {f=\frac{1}{T}} \)

\[ \begin{gather} y=a\operatorname{sen}\left[k\left(x-f\lambda t\right)\right] \end{gather} \]

mas a velocidade da onda é \( \bbox[#99CCFF,10px] {v=\lambda f} \)

\[ \begin{gather} \bbox[#FFCCCC,10px] {y=a\operatorname{sen}[k(x-vt)]} \end{gather} \]

b)

\[ \begin{gather} y=a\operatorname{sen}(kx-\omega t) \end{gather} \]

substituindo os valores para k e ω do item (a) na equação acima, reescrevemos

\[ \begin{gather} y=a\operatorname{sen}\left(\frac{2\pi}{\lambda}x-\frac{2\pi}{T}t\right) \end{gather} \]

colocando 2π em evidência obtemos a resposta

\[ \begin{gather} \bbox[#FFCCCC,10px] {y=a\operatorname{sen}\left[2\pi\left(\frac{x}{\lambda}-\frac{t}{T}\right)\right]} \end{gather} \]
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