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Física: Conceito e Classificação das Ondas

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Conceito

Ondas em um lago, onde é observável a propagação. (WikimediaComons)

Onda é uma perturbação que se propaga em um meio.

Uma onda transmite apenas energia, sem o transporte de matéria.

Imaginando que se atira uma pedra na superfície de um lago, nota-se a propagação de um pulso. Este pulso é provocado por uma pertubação no meio (no caso, água).
Um pedaço de cortiça que esteja flutuando na superfície da água não será transportado durante a passagem da onda. O pedaço de cortiça movimenta-se para cima, para baixo, para frente e para trás sem sair de sua posição.
Como a cortiça se movimenta, concluímos que a onda lhe cede energia.
Exemplo da reação de uma rolha de cortiça ao pulso de uma onda
na água.

Classificação das Ondas

Quanto à Natureza:

Mecânicas: Necessitam de um meio material para se propagar. São originadas pela deformação de um meio elástico.
Ex: onda em uma corda, onda na superfície da água, som.

As ondas mecânicas não se propagam no vácuo.

Eletromagnéticas: Não necessitam de um meio material para se propagarem. Supõe-se que sejam formadas por um campo elétrico e um campo magnético.
Ex: Luz visível, onda de rádio, raios x.

As ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo e nos meios materiais.

Quanto à Direção de Vibração

Transversais: A vibração é perpendicular à direção de propagação. 
Ex: onda em corda, onda na superfície da água, ondas eletromagnéticas.

Longitudinais: A vibração coincide com a direção de propagação.
Ex: ondas sonoras, onda longitudinal em uma mola .
Exemplo de Ondas Longitudinais (fonte: commons.wikimedia)

Quanto à Direção da Propagação

Unidimensionais: São aquelas que se propagam numa só direção.
Ex: ondas em cordas.
Bidimensionais: São aquelas que se propagam em um plano.
Ex: ondas na superfície da água.
Tridimensionais: São aquelas que se propagam em todas as direções.
Ex: ondas sonoras.

Elementos de uma Onda

Considere a onda representada na imagem abaixo. Ela representa ondas periódicas que se propagam ao longo de uma corda.


a) Cristas : são os postos mais altos da onda.
b) Vales : são os pontos mais baixos da onda.
c) Comprimento de Onda (λ): é a distância entre duas cristas ou entre dois vales consecutivos.
d) Amplitude (A): representa o máximo afastamento de uma partícula em relação à posição de equilíbrio.
e) Altura (H): representa a altura máxima da onda.

Período e Frequência

Período (T): é o tempo gasto por um ponto do meio para realizar uma oscilação completa. No SI, o período é dado em segundos(s);
Frequência (f): é o número de oscilações completas que um ponto do meio realiza na unidade de tempo. No SI a frequência expressa em hertz (Hz).
Observe:


- 1 HZ é a frequência de uma oscilação periódica que realiza uma oscilação completa em 1 s.

Equação da Velocidade

A velocidade com que uma onda se propaga em um meio homogêneo é constante e depende das propriedades físicas do meio.
Se considerarmos que num intervalo de tempo igual ao período (T) da onda o deslocamento da onda será de um comprimento de onda (λ), podemos escrever:


Observações:
1°) A frequência de uma onda é sempre igual à frequência da fonte que a produziu.
2°) Em um mesmo meio, como a velocidade é constante, quanto maior a frequência de uma onda menor será o seu comprimento de onda.

EXERCÍCIOS

01. (CESCEM) - A propagação de ondas, envolve, necessariamente:
a) Transporte de energia.
b) Transformação de energia.
c)  Produção de energia.
d)  Movimento de matéria.
e)  Transporte de matéria e energia.

02. (PUC-MG) - É uma característica de qualquer onda, exceto:
a) Apresentar uma maneira única de vibrar, transversal ou longitudinalmente.
b) Mudar o comprimento de onda ao mudar de meio.
c) Manter sua frequência ao mudar de meio.
d) Propagar-se no vácuo.
e) Transferir energia sem transportar matéria.


03. (ENEM 2010) As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então, as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da curvatura da Terra. Entretanto sabemos que é possível transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido à ionosfera.

Com ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por meio da:
a) reflexão.
b) refração.
c) difração.
d) polarização.
e) interferência.


04. (ENEM 2012) Em um dia de chuva muito forte, constatou-se uma goteira sobre o centro de uma piscina coberta, formando um padrão de ondas circulares. Nessa situação, observou-se que caíam duas gotas a cada segundo. A distância entre duas cristas consecutivas era de 25 cm e cada uma delas se aproximava da borda da piscina com velocidade de 1,0 m/s. Após algum tempo a chuva diminuiu e a goteira passou a cair uma vez por segundo.
Com a diminuição da chuva, a distância entre as cristas e a velocidade de propagação da onda se tornaram, respectivamente:
a) maior que 25 cm e maior que 1,0 m/s.
b) maior que 25 cm e igual a 1,0 m/s.
c) menor que 25 cm e menor que 1,0 m/s.
d) menor que 25 cm e igual a 1,0 m/s.
e) igual a 25 cm e igual a 1,0 m/s.






Gabarito
01. Resposta A
Falamos logo no começo que a onda transporta energia.
02. Resposta D.
Questão "pegadinha", primeiro se atente as palavras "qualquer" e "exceto" e volte na Classificação das ondas e vai entender.
03. Resposta A
As ondas eletromagnéticas atingem a região após sofrer reflexão na ionosfera.
04. Resposta B
 Maior que 25 cm e igual a 1,0 m/s. Veja logo acima quando tratamos da Equação da Velocidade da onda. Diminuir o tempo de de 2 para 1 segundo aumentará consecutivamente o tamanho do comprimento da onda.


Elaboração: Equipe Mais Educação












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