Ondas – Conceitos e definições

Ondas – Conceitos e definições

Ondulatória é a parte da Física que estuda as ondas, como por exemplo, a onda numa corda, onda do mar, ondas eletromagnéticas, como a luz, ondas sonoras, como o som, etc.

Pulso de onda qualquer perturbação (vibração, abalo) que se propaga em um determinado meio.

Fonte qualquer elemento que origine os pulsos provocando a perturbação. A fonte fornece energia ao sistema (meio) no qual as ondas vão se propagar.

Meio local onde a onda está se propagando.

Exemplo de pulso:

Onda sucessão periódica de pulsos.

Exemplo de onda:

Outros exemplos de ondas:

Quando a ponta da régua bate continua e periodicamente na superfície da água contida num

recipiente origina contínuas perturbações circulares (pulsos circulares, denominados ondas) que se movem na superfície da água, afastando-se do ponto onde as perturbações são geradas. A fonte é a régua e o meio, a água.

Assim, devido à propagação do som, você ouve um trovão sem que a matéria (ar) se desloque das nuvens até nossos ouvidos. Essas e outras situações são descritas pela física usando o conceito de ondas.

A onda é unicamente energia, pois ela apenas transfere energia da fonte (mão, régua, corda vibrando,etc) para o meio (água, corda, ar). A energia que é fornecida pela fonte ao meio é que irá viajar pelo mesmo em forma de onda.

Assim, uma rolha flutuando na superfície da água não será transportada pela passagem da onda, apenas oscilará em movimento vertical, subindo e descendo.

O mesmo acontecerá com uma mancha na corda.

Portanto, qualquer tipo de onda transporta energia entre os pontos do meio, mas não transporta matéria.

 

Natureza das ondas              
Ondas mecânicas

Ondas mecânicas são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar, transportando energia. 

Exemplos: Ondas no mar (o meio é a água), ondas sonoras ( o meio pode ser ar, água, etc.), ondas em uma corda (o meio é a corda), etc.

Todas essas perturbações são causadas em meios materiais.

Ondas eletromagnéticas

Ondas eletromagnéticas são ondas que não precisam de um meio material para se propagar, transportando energia.

Também podem se propagar em meios materiais.

A luz é uma onda eletromagnética, pois se propaga no vácuo, no ar, na água, etc.

Outros exemplos: microondas, raio-x , ondas de rádio, etc.

Tipos de ondas

Ondas transversais

Ondas transversais são ondas nas quais  a direção de propagação é perpendicular à direção de vibração.

Exemplos: ondas numa corda, ondas na água, ondas eletromagnéticas, etc.

À medida que a onda se propaga para a direita (direção horizontal), as partículas do meio (mancha na corda, molécula da água) se movem na direção vertical, subindo e descendo.

 

Ondas longitudinais

Nas ondas longitudinais a direção de propagação coincide com a direção de oscilação.

Exemplos: ondas sonoras, ondas numa mola, etc. (a membrana do alto falante vibra no eixo x, e as ondas seguem essa mesma direção).
 

As ondas se movem através de uma série de compressões e rarefações em um meio (ar, mola) se propagando, nas figuras acima, na direção horizontal e onde as moléculas de ar ou cada ponto  da mola vibram também nessa direção, horizontal.

 

Direção de propagação das ondas

Ondas unidimensionais propagam–se somente em uma única direção (dimensão).

Exemplo: onda em uma corda.

Ondas tridimensionais propagam-se em três direções (dimensões).

Exemplos: ondas sonoras, luminosas, etc.

 

Se quisermos, neste instante t, representar as velocidades de cada ponto, devemos representar (desenhar) a mesma onda num instante t’, imediatamente posterior a t, um um pouco mais à frente (linha tracejada)

Como os pontos movem-se apenas na vertical, observe que no instante t (linha cheia) o ponto A está descendo passando, no instante posterior t’, para A’.          

O ponto B está em repouso, pois está no ponto mais alto, na iminência de inverter o sentido para começar a descer V_B = 0.

Os pontos C  e o ponto D estão subindo, passando, no instante posterior t’, para C’ e D’, respectivamente.

          

Variação da intensidade da velocidade vertical do movimento de qualquer ponto da corda, à medida que a onda se desloca.

O que você deve saber, informações e dicas

 

Onda não transporta matéria, apenas energia.

O som é uma onda mecânica (precisa de um meio material para se propagar) longitudinal (direção de propagação coincide com a direção de oscilação)

A luz é uma onda eletromagnética (não precisa de meio material para se propagar) transversal (direção de propagação é perpendicular à direção de oscilação).

Variações no campo magnético produzem campos elétricos variáveis que, por sua vez, produzem campos magnéticos também variáveis e assim por diante, permitindo que energia e informações sejam transmitidas a grandes distâncias através das ondas eletromagnéticas que se propagam no vácuo com velocidade constante de 3,0.10⁸ m/s, inclusive a luz.

 

Exercício interessante o qual você deveria verificar a resolução:

Resolução:

Para retornar ao equilíbrio o ponto B deverá se deslocar de ΔS_B = 60cm = 0,6m    V = ΔS_B/t_B 

 V = 0,6/t_B.

Para retornar ao equilíbrio o ponto A deverá se deslocar de ΔS_A = 80cm = 0,8m  V = ΔS_A/t_A 

V = 0,8/t_A.

Como a velocidade é a mesma para os dois pontos    0,6/t_B = 0,8/t_A    t_A/t_B = 4/3.

 

Confira os exercícios com resolução comentada