Resumo de ondas

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Ondas; Conceitos Iniciais
 
O Que é uma onda? 
Ondas são perturbações que se propagam de um 
lugar para outro através de um meio ou até 
mesmo no vácuo, transportando energia. 
Como ela se propaga? 
Imaginemos a seguinte situação: você está à 
margem de um lago, em uma linda tarde 
ensolarada, sem nenhum vento. A água do lago 
está tão parada, que a sua superfície até parece 
um espelho. A alguns metros de distância, você 
avista um pequeno corpo, uma folhinha de árvore 
flutuando estática na água. Você dá sucessivos 
tapinhas na água, em ritmo constante, e fica 
observando o que acontece. 
- Você notou que, depois de um número razoável 
de tapinhas, a superfície da água assumiu um 
padrão ondulado circular? Para compreender 
como ele se forma, observe a figura seguinte, que 
mostra um corte da superfície da água, no 
instante em que o experimento está iniciando. 
- Depois que a sua mão empurra a água para 
baixo, forma-se uma ondulação na superfície da 
água, Na linguagem da Física, a mão dando 
tapinhas na superfície da água é denominada 
fonte de perturbações e a ondulação é 
denominada pulso. Como a mão oscila com uma 
determinada frequência, uma sequência de 
pulsos será formada. Essa sequência de pulsos é 
denominada onda. Cada um desses pulsos irá se 
propagar através da água com determinada 
velocidade, denominada velocidade de 
propagação do pulso ou da onda. 
- Depois de certo intervalo de tempo, todos os 
pontos da superfície da água estão oscilando, 
para cima e para baixo. A folhinha começa a 
oscilar também, como qualquer outro ponto 
dessa superfície, passando periodicamente pela 
posição de equilíbrio do sistema, ou seja, o nível 
que a água tinha quando estava em repouso. 
- É importante reforçarmos que a folhinha oscila 
em torno de uma posição de equilíbrio sem, 
efetivamente, se aproximar ou se afastar da 
fonte; ou seja, a folhinha adquire energia da onda 
sem ser arrastada por ela. Essa conclusão pode 
ser generalizada para todos os tipos de ondas: 
ondas transportam a energia fornecida por uma 
fonte de perturbações sem transportar matéria. 
Classificações das Ondas; 
Ondas Mecânicas; 
- São aquelas originadas por fontes que 
produzem a oscilação das partículas (átomos e 
moléculas) que compõem o meio de propagação. 
Sendo assim, ondas mecânicas transportam 
energia mecânica através de meios materiais 
(sólidos, líquidos ou gasosos) e, por isso, não 
podem se propagar no vácuo. As ondas sonoras, 
sísmicas, marinhas e as ondas na corda são 
exemplos de ondas mecânicas. 
 
Ondas Eletromagnéticas; 
- São aquelas originadas por fontes que 
produzem oscilações de cargas elétricas ou de 
campos elétricos. Sendo assim, ondas 
eletromagnéticas transportam energia 
eletromagnética. As ondas eletromagnéticas não 
necessitam de um meio material para se 
propagar. Elas podem se propagar no vácuo e, 
nesse caso, sua velocidade de propagação é de 
300 000 km/s (essa velocidade é considerada 
máxima na natureza). Quando conseguem se 
propagar em um meio material, como laser 
vermelho atravessando uma lente de vidro ou 
raios X atravessando uma folha de papel, suas 
velocidades de propagação são sempre inferiores 
a 300 000 km/s. As ondas de rádio e TV, a luz 
infravermelha, a luz visível, a luz ultravioleta, as 
micro-ondas, os raios X e os raios gama são 
exemplos de ondas eletromagnéticas. 
 
Ondas Longitudinais; 
- São aquelas cuja direção de perturbação é igual 
à direção de propagação. Para formar uma onda 
longitudinal, pode-se utilizar uma mola comprida, 
como aquelas que são vendidas em lojas de 
brinquedos e que descem as escadas sozinhas. 
Primeiro, é preciso esticar um pouco a mola, 
Mantenha a mola apoiada em uma superfície 
bem lisa. Tenha cuidado para não soltar uma das 
pontas, o que pode ser perigoso, principalmente 
se a mola for de metal. Você pode receber uma 
bela “estilingada” e se machucar! 
- O trecho da mola que estava mais comprimido 
sofreu uma expansão, enquanto o trecho 
seguinte ficou mais comprimido. Tudo se passa 
como se a “compressão” tivesse mudado de 
lugar. Se notarmos que cada elo da mola oscila 
em torno de certa posição, mas não consegue se 
deslocar de fato, isto é, de uma ponta da mola 
para outra. Quem se propaga é a perturbação, 
que chamamos de pulso. 
Ondas Transversais; 
- São aquelas cuja direção de perturbação é 
perpendicular à direção de propagação. A onda 
transversal pode ser produzida com a mesma 
mola das ondas longitudinais. A diferença é que, 
em vez de fazer a extremidade da mola oscilar 
longitudinalmente, você deverá agitar a mola de 
um lado para o outro, isto é, transversalmente. 
IMPORTANTE: Essa onda também é mecânica. 
Entretanto, como todos os pontos dela oscilam 
perpendicularmente à direção de propagação dos 
pulsos, ela é chamada de onda transversal. 
Portanto, essa onda é mecânica e transversal. 
 
Equação Fundamental da Ondulatória: 
Toda onda possui uma velocidade de propagação. 
O conceito de velocidade está associado a uma 
variação de posição em um determinado 
intervalo de tempo. Considerando um ciclo, o 
deslocamento é igual ao comprimento de onda 
(λ) e o intervalo de tempo é o período (T). 
Levando em consideração que a frequência (f) é o 
inverso do período (T) e, substituindo-se na 
expressão da velocidade, obtemos que a 
velocidade de propagação de qualquer onda é o 
produto do seu comprimento de onda (λ) pela 
sua frequência (f). 
 
 
Ondas Marinhas e Sísmicas; 
- As ondas marinhas são originadas pela ação dos 
ventos que atingem a superfície do mar, 
Fórmula; V= λ multiplicado por f. 
perturbando-a a muitos quilômetros da costa. 
Além disso, elas podem ser influenciadas pela 
atração gravitacional da Lua e do Sol sobre o mar 
(efeito de maré). Depois de geradas em alto-mar, 
as ondas marinhas se propagam em diversas 
direções, podendo alcançar a costa. Existe uma 
região, antes da zona de arrebentação, em que os 
surfistas podem aguardar calmamente a chegada 
da onda perfeita, apenas flutuando na prancha. 
Cada vez que uma onda marinha passa, os 
surfistas oscilam aproximadamente no mesmo 
lugar, ou seja, não são arrastados nem para a 
praia nem para o alto-mar. 
- A passagem de uma onda marinha faz o surfista 
oscilar não somente verticalmente, mas também 
horizontalmente. Por esse motivo, dizemos que 
as ondas marinhas são circulares (ou, ainda, 
orbitais). 
 
 
Ondas Sísmicas; 
- As ondas sísmicas são eventos naturais de 
grande poder de destruição. Elas são geradas 
devido à formação de abalos sísmicos em 
determinados pontos da crosta terrestre. 
- Mas como se formam os abalos sísmicos? Por 
que eles ocorrem com grande intensidade e 
frequência em determinadas regiões do planeta, 
como São Francisco (EUA), Chile e Japão, mas não 
em outras regiões, como o Brasil? A formação de 
abalos sísmicos está associada à teoria da 
tectônica global. Segundo essa teoria, a enorme 
diferença de temperatura existente entre a crosta 
e o núcleo faz com que se formem correntes de 
convecção no manto. As placas tectônicas são 
movimentadas devido ao contínuo movimento 
dessa região mais fluida do manto, a astenosfera. 
 
- A movimentação relativa entre duas placas pode 
ser interrompida por breves períodos geológicos. 
Essas interrupções podem ocorrer, por exemplo, 
por causa das irregularidades na interface entre 
as placas. Quando isso acontece, as placas se 
atritam até travarem. Como o movimento das 
outras placas continua, uma grande quantidade 
de energia vai sendo armazenada, como se fosse 
uma “mola bastante rígida”. Certas regiões que 
compõem as placas tectônicas alcançam o limite 
de sua resistência mecânica. Surgem pontos de 
fratura e toda a energia acumulada ao longo de 
décadas, séculos ou milênios é liberada 
abruptamente, ou seja, a “mola arrebenta”. A 
vibração brusca de uma placa (abalo) origina o 
queconhecemos como terremoto. Sua 
propagação através da superfície e pelo interior 
do planeta, atravessando-o muitas vezes, é 
conhecida como onda sísmica, ou simplesmente 
sismo. 
Ondas Sonoras; 
- Todo e qualquer dispositivo capaz de produzir 
ondas sonoras é uma fonte sonora. Assim, são 
exemplos de fontes sonoras: um pica-pau 
batucando insistentemente em um tronco com o 
bico, um caminhão passando pela rua, o rangido 
de uma porta velha de madeira e um trovão. No 
entanto, as fontes sonoras de interesse mais 
imediato de grande parte das pessoas são os 
instrumentos musicais. 
O Mecanismo de Propagação das Ondas 
Sonoras; 
- Você já aproximou a palma da sua mão do alto-
falante de uma caixa acústica em pleno 
funcionamento? Ao fazer isso, sentimos a pele da 
palma da mão vibrar. Caso o alto-falante não 
tenha tela ou ela seja removível ou, ainda, caso a 
malha de proteção da tela seja bem aberta, você 
verá uma peça circular, geralmente abaulada, 
conhecida como diafragma. Atrás do diafragma 
há um mecanismo cuja finalidade é empurrá-lo 
para fora da caixa acústica e/ou puxá-lo de volta, 
repetidamente, conforme a solicitação do 
gerador de áudio. 
- Se esse alto-falante continuar funcionando por 
um tempo suficientemente grande, ele 
estabelecerá uma onda sonora à sua frente, cujo 
aspecto aproximado está ilustrado nos esquemas 
seguintes, em que os pontinhos vermelhos 
representam as moléculas dos gases que 
compõem o ar. Quando o diafragma inicia o 
movimento para fora da caixa, o ar que está à sua 
frente é comprimido, sofrendo um brusco 
aumento de pressão. 
 
A velocidade da propagação do som; 
- O som, como toda onda mecânica, precisa de 
um meio material para se propagar. Estamos 
acostumados à propagação do som no ar, mas 
sua propagação também pode acontecer em 
todos os meios materiais. Além disso, o som 
costuma se propagar melhor nos sólidos que nos 
líquidos, e nos líquidos que nos gases. A sua 
velocidade de propagação depende, dentre 
outros fatores, da constituição do meio em que 
se propaga, do seu 
estado físico, da sua densidade e da sua 
temperatura. 
- FINALIZAR, DEIXEI AQUI UM MAPA 
CONCEITUAL, PARA FICAR MAIS FÁCIL O 
ENTENDIMENTO DO TEMA: