Está muito enganado quem pensa que para aprender Física basta decorar fórmulas. Existe muito conteúdo a ser estudado ao longo da sua preparação! Um desses conteúdos é a física ondulatória e, por isso, preparamos esse super resumo sobre ondas para você estar ainda mais preparado para o vestibular!
Se quiser ir diretamente para alguma parte do texto, clique em algum dos tópicos abaixo:
- O que são ondas?
- Como as ondas podem ser classificadas?
- Quais são os elementos de uma onda?
- Quais são os principais fenômenos ondulatórios?
- O que são ondas estacionárias?
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O que são ondas?
Ondas são a transmissão de energia de um ponto a outro do espaço sem o deslocamento de matéria. Pode parecer complexo, mas vamos pensar através de um exemplo para você ver que não é!
Você está segurando a ponta de uma corda com a mão e a outra ponta da corda está presa em uma parede. Ao subir e descer sua mão de forma rápida ,você gera um pulso,, . Istoforma uma onda que percorre toda a extensão da corda.
Perceba que, por mais que o movimento da onda tenha ocorrido, a matéria que compõe a corda não se deslocou. A energia gerada pelo movimento da sua mão apenas foi transmitida ao longo da corda, sendo esta definida como o meio de propagação da onda.
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Como as ondas podem ser classificadas?
As ondas podem ser classificadas da seguinte maneira:
Quanto ao tipo de energia:
- Ondas mecânicas: ondas que transmitem energia mecânica. Exemplo: ondas numa corda, na água, ondas sonoras.
- Ondas eletromagnéticas: ondas que transmitem energia através de campos eletromagnéticos.
Quanto ao modo de propagação:
- Transversais: as ondas se propagam de forma perpendicular à direção da propagação da onda.
- Longitudinais: as ondas se propagam de forma paralela à direção de propagação da onda.
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Quais são os elementos de uma onda?
As ondas possuem 3 elementos principais. São eles:
- A – amplitude da onda: distância do eixo de propagação até a crista da onda.
- v – velocidade de propagação da onda: velocidade da onda no meio. Obs: a velocidade de uma onda depende só das propriedades do meio.
- – lambda/comprimento de onda: distância que a onda percorre no tempo de um período. Esse comprimento é equivalente à distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos.
A figura abaixo irá te ajudar a interpretar estes conceitos!
Elementos de uma onda
Para analisar estes elementos, outro conceito importante aparece: frequência.
A frequência de uma onda é a frequência de vibrações de um ponto do meio e só depende da fonte que gerou essa onda.
Velocidade, frequência e comprimento de onda seguem a seguinte relação:
d = vt → v = dt→ v = t→ v = f
Sendo:
d = distância
v = velocidade
t = tempo
= comprimento de onda
f = frequência (inverso do período)
Quais são os principais fenômenos ondulatórios?
Reflexão
O fenômeno da reflexão ocorre quando uma onda colide em outro meio e volta a se propagar no meio original. Neste caso, irá ocorrer mudança no sentido de propagação da onda. Se antes ela estava indo em direção a determinado objeto ou meio, agora ela seguirá um caminho contrário.
Os valores correspondentes a velocidade, comprimento de onda e frequência não sofrem alteração. Contudo, a amplitude da onda pode sofrer modificação após a reflexão.
Observação:O valor do ângulo de incidência (onda que chega) é igual ao valor do ângulo de reflexão (onda refletida).
Refração
O fenômeno da refração ocorre quando uma onda chega na divisão entre dois meios e passa a se propagar no outro meio. Por exemplo, isso acontece quando uma onda está se propagando no ar e entra em contato com a superfície da água, passando a se propagar nesse novo meio.
A velocidade da onda pode diminuir ou aumentar quando ocorre a troca de meio. As ondas eletromagnéticas têm uma tendência a diminuir a velocidade quando passam de um meio menos denso para um mais denso.
Por outro lado, as ondas mecânicas aumentam sua velocidade ao passar para meios mais densos, como vimos no exemplo da onda sonora que estava no ar e passou para a água. Porém, o contrário também pode acontecer, se estivermos falando de onda se propagando em meios diferentes.
Polarização
O fenômeno de polarização ocorre em ondas eletromagnéticas, fazendo com que o campo elétrico assuma apenas uma direção de vibração. Este processo ocorre apenas com ondas transversais, em que o plano de vibração está perpendicular à direção de propagação.
Ondas polarizadas podem ser produzidas através dos fenômenos de espalhamento e reflexão. No espelhamento a radiação é absorvida e irradiada, formando um centro entre eixos que direcionam os eixos x e y das ondas que foram polarizadas.
Enquanto isso, a polarização por reflexão ocorre quando a luz não polarizada atravessa dois meios transparentes e a luz refletida se torna parcialmente polarizada. O grau dessa polarização varia de acordo com o ângulo de incidência, o comprimento de onda e os meios em que a onda está atravessando.
Difração
A difração é uma propriedade relacionada com a capacidade de uma onda de contornar um objeto. Esse fenômeno ocorre se uma onda consiguir ultrapassar um objeto através de alguma fenda que este possua.
Para que isso ocorra, a onda deve entrar em contato com um objeto e este possuir fresta de tamanho próximo ao comprimento de onda. Se isso acontecer, a onda consegue ultrapassar essa barreira através deste orifício.
Interferência
A interferência é um fenômeno de superposição de ondas. Este processo ocorre quando duas ondas distintas, que percorrem o mesmo meio em direções opostas, se encontram. Neste caso, podem ocorrer interferências de dois tipos:
- Interferência construtiva: provoca aumento da amplitude ou do vale da onda.
- Interferência destrutiva: provoca diminuição ou destruição daquela onda.
Ressonância
A ressonância é um fenômeno pelo qual as ondas começam a se propagar com maiores amplitudes a partir da influência de uma energia externa que possui a mesma frequência do sistema inicial. Deixei a mais complicada por último, hein?!
Mas vamos aprender!
Pense em uma criança brincando em um balanço:
Ao ser empurrada, na ausência de forças dissipativas, essa criança continuaria indo para frente e para trás com uma determinada amplitude e com determinada frequência. Se a empurrarmos novamente, naquele momento certo, conseguimos dar um impulso e ela irá mais longe.
Ao empurrarmos novamente, somos a força externa. O “momento certo” é o ajuste que é feito para que a força externa seja feita na mesma frequência que a criança está se balançando. Por último, ela irá “mais longe” pois esse processo aumentou a amplitude do movimento.
Viu que não é tão difícil assim?
O que são ondas estacionárias?
Ondas estacionárias são ondas que ocorrem quando a energia que está sendo propagada fica presa entre dois pontos fixos. Para que esse processo ocorra, é necessário que essas ondas provoquem interferência entre si.
Pense em uma corda de violão em que as suas duas pontas estão presas. Ao tocar essa corda, você cria uma onda que irá para a esquerda e outra que irá para a direita sem se encontrarem.
Contudo, ao serem refletidas, essas ondas irão voltar e se encontrar em determinado momento e região da corda. Quando essas ondas se chocarem, a superposição desses pulsos provoca uma onda estacionária.
- Agora que você já sabe tudo sobre ondas, que tal treinar seus conhecimentos com os melhores exercícios sobre física ondulatória?
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