Velocidade de Fase vs Velocidade de Grupo
Velocidade de fase e velocidade de grupo são dois conceitos muito importantes em física. Eles desempenham um papel vital em áreas como mecânica ondulatória, óptica, mecânica quântica e até engenharia de som. É vital ter um conhecimento sólido em velocidade de fase e velocidade de grupo para se destacar em tais campos. Neste artigo, vamos discutir o que são velocidade de fase e velocidade de grupo, definições de velocidade de grupo e velocidade de fase, suas aplicações, suas semelhanças e, finalmente, a diferença entre essas duas.
O que é Velocidade de Fase?
Velocidade de fase é um conceito discutido em propagação de ondas. A velocidade de fase de uma onda é a velocidade de uma “fase” que se propaga. Para esclarecimento, suponha uma crista de uma onda, que está viajando na direção x do eixo. A velocidade de fase é a componente x da velocidade do ponto selecionado na crista. Isso também pode ser obtido dividindo o comprimento de onda pelo tempo necessário para um único comprimento de onda passar por um ponto selecionado. Este tempo é igual ao período da oscilação, que está causando a onda. Agora considere uma onda senoidal padrão A sin (wt – kx), onde w é a velocidade angular da fonte, t é o tempo, k é o número de onda (número de comprimentos de onda completos por comprimento de 2π), e x é a posição no eixo x. Na crista, wt – kx é igual a zero. Portanto, a velocidade de fase (x/t) é igual a w/k. matematicamente, o valor p=wt – kx é a fase da onda.
O que é Velocidade de Grupo?
Velocidade de grupo é discutida sob superposição de ondas. Para entender a velocidade de grupo é preciso primeiro entender o conceito de superposição. Quando duas ondas se interceptam no espaço, a oscilação resultante é um pouco mais complexa do que o comportamento do seno. A partícula em um ponto oscila com amplitudes variadas. A amplitude máxima é o uníssono das duas amplitudes das ondas originais. A amplitude mínima é a diferença mínima entre as duas amplitudes originais. Se as duas amplitudes forem iguais, o máximo é o dobro da amplitude e o mínimo é zero. Para maior clareza, vamos supor que as duas ondas moduladas tenham a mesma amplitude e frequências diferentes. Isso faz com que a onda com a frequência mais alta seja envolvida na onda com a frequência mais baixa. Isso faz com que um grupo de ondas embaladas em um envelope. A velocidade deste envelope é a velocidade de grupo da onda. Deve-se notar que, para uma onda estacionária, a velocidade de grupo é zero. Para que a velocidade de grupo seja zero, ambas as ondas devem ter a mesma frequência e devem ter direções opostas de viagem.
Qual é a diferença entre velocidade de grupo e velocidade de fase?
• A velocidade de fase é definida tanto para as ondas simples quanto para as ondas sobrepostas.
• A velocidade do grupo é definida apenas para as ondas sobrepostas.
• A velocidade de grupo é a velocidade da onda com menor frequência, mas a velocidade de fase é a velocidade da onda com maior frequência.
