A analogia entre ondas eletromagnéticas e elastodinâmica linear
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Artigo |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Revista Brasileira de Ensino de Física (Online) |
Texto Completo: | http://old.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172022000100901 |
Resumo: | Analogias físicas ajudam os estudantes a transferir conhecimento de fenômenos familiares para conceitos físicos mais abstratos, especialmente quando a matemática é similar. Aqui apresentamos uma analogia interessante entre campos elásticos e suas equações governantes e campos eletromagnéticos, que são mais abstratos. Para isso, definimos os campos elásticos E e B, e mostramos que a equação elastodinâmica de Navier-Cauchy pode ser colocadas na forma de quatro equações do tipo Maxwell. Também introduzimos um potencial vetor elástico A e um potencial escalar elástico ϕ. Obviamente, a analogia só funciona para o referencial de repouso do meio elástico, mas parece ser pedagógica porque os alunos facilmente imaginam ondas elásticas (ondas de deslocamento u ( r , t ) em um material elástico), mas têm dificuldade em visualizar campos eletromagnéticos. Mostramos também que, embora o potencial vetor elástico A não seja invariante de calibre, o deslocamento u = ∇ ⁡ κ + A é invariante de calibre (como uma quantidade física mensurável deve ser), onde o campo escalar κ está relacionado a ϕ por ϕ = 1 c ∂ t ⁡ κ. |
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