Potência média de onda em corda
Uma onda com 0,05 kg/m, 20 m/s, 10 rad/s e 0,02 m de amplitude transporta 0,02 W ao longo da corda. Informe os quatro valores da sua onda e veja a potência média, com cada termo ao quadrado à vista. Grátis no seu navegador.
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Exemplo resolvido
- Densidade linear
- 0,05
- Velocidade da onda
- 20
- Frequência angular
- 10
- Amplitude
- 0,02
- Ômega quadrado (ω²)
- 100
- Amplitude ao quadrado
- 0,0004
- Potência média
- 0,02
- Unidade de potência média
- W
Uma onda senoidal que viaja por uma corda tensa transporta energia a uma taxa média constante definida pela densidade linear da corda, pela velocidade de propagação, pela rapidez com que as partículas oscilam e pela amplitude do deslocamento transversal. Estudantes de física, projetistas de instrumentos e scripts de automação de laboratório precisam dessa potência média sem rederivar a cada vez o produto da densidade linear, da velocidade de onda, da frequência angular ao quadrado e da amplitude ao quadrado. Esta calculadora de potência média de onda em corda aceita μ, v, ω e A em unidades SI, avalia P_avg igual a metade de μ vezes v vezes ω ao quadrado vezes A ao quadrado, e devolve o resultado em watts com quadrados intermediários e passos transparentes.
O que significa a potência média de uma onda em uma corda
Quando uma onda transversal senoidal contínua viaja por uma corda ideal tensa, cada segmento do meio oscila perpendicular à direção de propagação e realiza trabalho sobre o segmento vizinho. A potência instantânea flutua duas vezes por ciclo como produto da força transversal e da velocidade transversal, mas a média temporal em um período é constante para uma onda em regime estacionário.
A mecânica ondulatória padrão deriva essa potência média como metade da densidade linear de massa μ vezes a velocidade de onda v vezes o quadrado da frequência angular ω vezes o quadrado da amplitude A: P_avg = ½ μ v ω² A², com unidades SI quilogramas por metro, metros por segundo, radianos por segundo e metros, resultando em watts. O fator um meio vem de mediação de sin² ou cos² em um período completo.
Duplicar a amplitude multiplica a potência média por quatro porque A aparece ao quadrado; duplicar ω também multiplica a potência por quatro; duplicar μ ou v multiplica a potência por dois. A fórmula assume uma corda ideal não dispersiva com tensão constante e sem amortecimento, de modo que a forma e a amplitude da onda não mudam com a distância — exatamente o modelo dos cursos introdutórios e intermediários de física quando pedem a potência média transmitida por uma onda em uma corda.
Casos de uso
Verificações em sala e deveres
Permita que os alunos enviem μ, v, ω e A de uma onda senoidal em corda e verifiquem P_avg = ½ μ v ω² A² em relação aos exemplos resolvidos do livro.
Correção automática de exames e LMS
Corrija itens de potência média com um oráculo determinístico que rejeita densidade linear não positiva e velocidade, frequência ou amplitude negativas.
Cadernos de instrumentos e laboratório
Estime o transporte médio de energia ao longo de cordas excitadas em scripts de projeto sem importar uma biblioteca completa de mecânica ondulatória.
Perguntas frequentes
Qual é a fórmula da potência média de uma onda em uma corda?
P_avg = ½ μ v ω² A², em que μ é a densidade linear de massa (kg/m), v a velocidade de onda (m/s), ω a frequência angular (rad/s) e A a amplitude (m). O resultado é em watts.
O que acontece se a amplitude ou a velocidade de onda for zero?
Amplitude, frequência angular ou velocidade de onda nulas significam que nenhuma energia média é transmitida; isso é física válida, não um erro.
Por que a densidade linear deve ser positiva?
Uma corda com massa por comprimento não positiva não é física neste modelo.
Qual potência transporta uma onda com 0,05 kg/m, 20 m/s, 10 rad/s e 0,02 m?
0,02 W. A frequência angular ao quadrado é 100 e a amplitude ao quadrado, 0,0004; metade do produto da densidade linear, da velocidade e desses dois quadrados dá a potência média.
O que acontece com a potência se eu dobrar a amplitude?
Ela fica quatro vezes maior, porque a amplitude entra ao quadrado. Dobrar a frequência angular também a quadruplica, enquanto dobrar a densidade linear ou a velocidade da onda apenas a dobra.
Ferramentas relacionadas
Para desenvolvedores — acesso via API
Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.
Endpoint
Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.
Chame do seu código
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/optics/string-wave-average-power \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"linear_density":0.05,"wave_speed":20,"angular_frequency":10,"amplitude":0.02}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/optics/string-wave-average-power", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"linear_density": 0.05,
"wave_speed": 20,
"angular_frequency": 10,
"amplitude": 0.02
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/optics/string-wave-average-power",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"linear_density": 0.05,
"wave_speed": 20,
"angular_frequency": 10,
"amplitude": 0.02
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/optics/string-wave-average-power", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"linear_density":0.05,"wave_speed":20,"angular_frequency":10,"amplitude":0.02}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"linear_density":0.05,"wave_speed":20,"angular_frequency":10,"amplitude":0.02}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/optics/string-wave-average-power", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemplo de requisição
{
"linear_density": 0.05,
"wave_speed": 20,
"angular_frequency": 10,
"amplitude": 0.02
}Exemplo de resposta
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "optics.string_wave_average_power",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.
Preço
Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.
Erros
| HTTP | Código | O que significa |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Token ausente ou inválido. Confira o header Authorization. |
402 | insufficient_balance | Saldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo. |
404 | unknown_type | Esse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo. |
429 | rate_limited | Muitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo. |
Notas técnicas
Velocidade de onda, frequência angular ou amplitude nulas produzem corretamente potência média zero; valores negativos não físicos e densidade linear não positiva falham com invalid_input em vez de um NaN silencioso.
O que significa a potência média de uma onda em uma corda
Grandezas relacionadas como velocidade a partir da tensão e da densidade linear (v = √(T/μ)) ou frequência a partir da angular (f = ω/(2π)) são entradas separadas que voce fornece ou calcula em outro lugar; este endpoint foca apenas no transporte médio de energia depois de conhecidos μ, v, ω e A.
Contrato de entrada, formato da resposta e validação
Envie um corpo JSON com quatro números finitos obrigatórios: linear_density (μ em kg/m, estritamente positiva), wave_speed (v em m/s, não negativa), angular_frequency (ω em rad/s, não negativa) e amplitude (A em m, não negativa). Cada campo pode chegar como número JSON ou como string numérica; aliases como mu, v, omega e A são aceitos. Campos ausentes, valores não finitos, strings vazias e valores absolutos acima de 1e12 falham com invalid_input indicando o campo. Em caso de sucesso o corpo devolve as entradas limpas, omega_squared e amplitude_squared para inspeção, average_power em watts, average_power_unit igual a W, a string da fórmula P_avg = (1/2) · μ · v · ω² · A², uma tag curta de modelo, uma mensagem legível e um array ordenado de steps que voce pode exibir ao lado da resposta. Exemplo: μ igual a 0.05 kg/m, v igual a 20 m/s, ω igual a 10 rad/s e A igual a 0.02 m produz ω² igual a 100, A² igual a 0.0004 e P_avg igual a 0.02 W. v, ω ou A nulos devolvem average_power de zero com mensagem clara em vez de erro, coerente com a física de que uma oscilação nula ou estacionária não transporta energia média. Validação falha não é cobrada; chamadas bem-sucedidas usam o preço base publicado US$ 0,002.
Onde uma API de potência de onda em corda agrega valor
Salas de aula e plataformas de tutoria usam uma calculadora de potência média de onda em corda para que os alunos verifiquem tarefas a partir de densidade linear, velocidade de onda, frequência angular e amplitude sem multiplicar à mão errado os termos ao quadrado. Scripts de laboratório que excitam uma corda com amplitude de oscilador conhecida e medem a velocidade podem registrar a potência média transmitida para limites de segurança em excitação contínua. Mantenha as requisições pequenas, fixe o resultado em watts arredondado nos testes e voce obtém potência média reprodutível para tarefas, plugins LMS e workers na borda sem montar infraestrutura própria de simulação de ondas. Geradores de exames precisam de um oráculo determinístico que rejeite amplitude negativa ou μ não positiva como invalid_input em vez de inventar um valor em watts. Cadernos de projeto de guitarra e piano costumam estimar o fluxo médio de energia ao longo de um trecho de corda ao comparar tensão, bitola e frequência de excitação; chamar uma API parse pequena evita puxar uma caixa de ferramentas simbólica completa por quatro números. Como a implementação é parse pura de nível A, cada chamada bem-sucedida custa US$ 0,002 sem tokens de modelo nem rede de saída.
Perguntas técnicas
Quais entradas a calculadora de potência média de onda em corda precisa?
Quatro números finitos: linear_density (μ > 0), wave_speed (v ≥ 0), angular_frequency (ω ≥ 0) e amplitude (A ≥ 0). Aliases como mu, v, omega e A são aceitos.
Quanto custa a calculadora de potência média de onda em corda?
A ferramenta no navegador é gratuita. As requisições API usam saldo pré-pago do KIT a US$ 0,002 por chamada bem-sucedida; entrada inválida não é cobrada.