Ondas

As ondas são perturbações que se propagam pelo espaço sem transporte de matéria, apenas de energia.

O elemento que provoca uma onda é denominado fonte, por exemplo, uma pedra lançada nas águas de um rio gerarão ondas circulares.

Ondas circulares na superfície de um líquido

São exemplos de ondas: ondas do mar, ondas de rádio, som, luz, raio-x, micro-ondas dentre outras.

A parte da Física que estuda as ondas e suas características é chamada de ondulatória.

Neste conteúdo você encontra:

• Características das Ondas
• Tipos de Ondas
• Classificação das Ondas
• Fórmulas
• Fenômenos Ondulatórios
• Ondas Estacionárias
• Exercícios de Vestibular

Características das Ondas

Para caracterizar as ondas usamos as seguintes grandezas:

• Amplitude: corresponde à altura da onda, marcada pela distância entre o ponto de equilíbrio (repouso) da onda até a crista. Note que a “crista” indica o ponto máximo da onda, enquanto o “vale”, representa a ponto mínimo.
• Comprimento de onda: Representado pela letra grega lambda (λ), é a distância entre dois vales ou duas cristas sucessivas.
• Velocidade: representado pela letra (v), a velocidade de uma onda depende do meio em que ela está se propagando. Assim, quando uma onda muda seu meio de propagação, a sua velocidade pode mudar.
• Frequência: representada pela letra (f), no sistema internacional a frequência é medida em hertz (Hz) e corresponde ao número de oscilações da onda em determinado intervalo de tempo. A frequência de uma onda não depende do meio de propagação, apenas da frequência da fonte que produziu a onda.
• Período: representado pela letra (T), o período corresponde ao tempo de um comprimento de onda. No sistema internacional, a unidade de medida do período é segundos (s).

Tipos de Ondas

As ondas podem ser classificadas quanto ao meio em que se propagam. Quanto à natureza, há dois tipos de ondas:

Ondas Mecânicas

As ondas mecânicas precisam de um meio material para se propagar, como o ar, a água ou o solo. Isso significa que, para que essas ondas se movam de um lugar para outro, elas dependem das vibrações das partículas nesse meio.

Por exemplo, quando você balança uma corda ou uma mola, as ondas que você cria se movem ao longo da corda ou da mola pela vibração das partículas. Da mesma forma, as ondas na superfície da água se movem quando as partículas da água oscilam para cima e para baixo. As ondas sonoras são outro exemplo de ondas mecânicas, propagando-se através do ar à medida que as partículas de ar vibram.

Ondas Eletromagnéticas

As ondas eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagar. Elas podem viajar tanto por meios materiais como no vácuo (espaço vazio), o que as torna essenciais para a comunicação espacial e muitas tecnologias modernas.

Essas ondas são formadas pela oscilação de campos elétricos e magnéticos que se influenciam mutuamente. Quando o campo elétrico oscila, ele gera um campo magnético que varia; este campo magnético em mudança, por sua vez, gera um campo elétrico oscilante, e assim por diante.

Para se aprofundar no estudo dos tipos de onda:

• Ondas Mecânicas
• Ondas Eletromagnéticas

Classificação das Ondas

Segundo a direção de propagação das ondas, elas são classificadas em:

• Ondas Unidimensionais: as ondas que se propagam em uma direção.
  Exemplo: ondas em uma corda.
• Ondas Bidimensionais: as ondas que se propagam em duas direções.
  Exemplo: ondas se propagando na superfície de um lago.
• Ondas Tridimensionais: as ondas que se propagam em todas as direções possíveis.
  Exemplo: ondas sonoras.

As ondas também podem ser classificadas conforme a direção de vibração:

• Ondas Longitudinais: a vibração da fonte é paralela ao deslocamento da onda.
  Exemplo: ondas sonoras.

• Ondas Transversais: a vibração é perpendicular à propagação da onda.
  Exemplo: onda em uma corda.

Fórmulas

Relação entre período e frequência

O período é o inverso da frequência.

Assim:

Velocidade de propagação

A velocidade também pode ser calculada em função da frequência, substituindo o período pelo inverso da frequência.

Temos:

Exemplo

Qual o período e a velocidade de propagação de uma onda que apresenta frequência de 5Hz e comprimento de onda de 0,2 m?

Como o período é o inverso da frequência, então:

Para calcular a velocidade usamos o comprimento de onda e a frequência, assim:

Fenômenos Ondulatórios

Reflexão

Uma onda se propagando em um determinado meio ao se deparar com um obstáculo pode sofrer reflexão, isto é inverter o sentido da propagação.

Ao sofrer reflexão, o comprimento de onda, a velocidade de propagação e a frequência da onda não se alteram.

Um exemplo é quando uma pessoa grita em um vale e escuta alguns segundos depois o eco da sua voz.

Através da reflexão da luz conseguimos ver nossa própria imagem em uma superfície polida.

Imagem refletida na superfície tranquila de um lago.

Refração

A refração é um fenômeno que acontece quando uma onda muda o meio de propagação. Nesse caso, poderá ocorrer uma mudança no valor da velocidade e na direção de propagação.

As ondas em uma praia se quebram paralelamente a orla, devido ao fenômeno da refração. A mudança de profundidade da água (meio de propagação) faz com que a direção das ondas se modifique, tornando-as paralela à orla da praia.

Difração

As ondas contornam obstáculos. Quando isso ocorre dissemos que a onda sofreu difração.

A difração nos permite ouvir, por exemplo, uma pessoa que está do outro lado de um muro.

Ao passar por um obstáculo, as ondas sofrem um espalhamento.

Interferência

Quando duas ondas se encontram, ocorre uma interação entre suas amplitudes chamada de interferência.

A interferência pode ser construtiva (aumento da amplitude) ou destrutiva (diminuição da amplitude).

Ondas Estacionárias

As ondas estacionárias ocorrem da superposição de ondas periódicas iguais e de sentidos contrários.

Ao ocorrer interferência construtiva e destrutiva, apresentam pontos que vibram e outros que não vibram.

Podemos produzir ondas estacionárias em uma corda com as extremidades fixas, como, por exemplo, nas cordas de um violão.

Saiba tudo sobre:

• Ondas Sonoras
• Frequência e período: o que é e como calcular
• Espectro Eletromagnético
• Fórmulas de Física
• O que é luz e quais suas fontes
  

Exercícios de Vestibular

1. (ENEM - 2016)

O eletrocardiograma, exame utilizado para avaliar o estado do coração de um paciente, trata-se do registro da atividade elétrica do coração ao longo de um certo intervalo de tempo. A figura representa o eletrocardiograma de um paciente adulto, descansado, não fumante, em um ambiente com temperatura agradável. Nessas condições, é considerado normal um ritmo cardíaco entre 60 e 100 batimentos por minuto.

Com base no eletrocardiograma apresentado, identifica-se que a frequência cardíaca do paciente é

a) normal.
b) acima do valor ideal.
c) abaixo do valor ideal.
d) próxima do limite inferior.
e) próxima do limite superior.

2. (ENEM - 2013)

Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle.

A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de

a) terem fases opostas.
b) serem ambas audíveis.
c) terem intensidades inversas.
d) serem de mesma amplitude.
e) terem frequências próximas.

3. (ENEM - 2013)

Uma manifestação comum das torcidas em estádios de futebol é a ola mexicana. Os espectadores de uma linha, sem sair do lugar e sem se deslocarem lateralmente, ficam de pé e se sentam, sincronizados com os da linha adjacente. O efeito coletivo se propaga pelos espectadores do estádio, formando uma onda progressiva, conforme ilustração.

Calcula-se que a velocidade de propagação dessa “onda humana” é 45 km/h, e que cada período de oscilação contém 16 pessoas, que se levantam e sentam organizadamente e distanciadas entre si por 80 cm.

Nessa ola mexicana, a frequência da onda, em hertz, é um valor mais próximo de

a) 0,3
b) 0,5
c) 1,0
d) 1,9
e) 3,7

Pratique mais exercícios de ondulatória.