Ondas
As ondas possuem diversas aplicações em nosso cotidiano. Elas estão presentes em tudo que enxergamos, em nossas conversas cotidianas e nas músicas que ouvimos, nos sinais de
televisão e celular, na internet Wi-Fi, além de diversas outras situações.
Na verdade, boa parte das ondas presentes em nosso dia a dia não podem ser vistas.
O que é uma onda?
Quando realizamos um movimento rítmico para cima e para baixo em uma corda esticada, provocamos uma perturbação que se propaga pela corda. Essa perturbação é uma onda. A onda fornece energia aos pontos da corda, fazendo com que eles subam e desçam, mas não os tiram do lugar (eles não acompanham o movimento da onda).
Logo, as ondas são perturbações que se propagam, transportando energia sem transportar matéria.
Natureza das ondas
Ondas mecânicas: são ondas que, para se propagarem, precisam de um meio material.
Ondas mecânicas não se propagam no vácuo.
Ex: ondas em cordas, ondas na água, ondas em molas, som, abalos sísmicos (terremotos), etc.
Natureza das ondas
Ondas eletromagnéticas: são originadas por cargas elétricas oscilantes; são ondas que não precisam de um meio material,
podendo se propagar no vácuo.
Exemplos: luz visível, ondas de rádio, TV e celular, Wi-Fi, radiação infravermelha e ultravioleta, raios X, etc.
Ondas eletromagnéticas
Duas peculiaridades das ondas eletromagnéticas:
1) Elas se propagam no vácuo; isso permite que a luz do Sol chegue até a Terra, assim como a existência dos satélites, que do espaço conseguem enviar informações para a Terra.
2) Elas podem se propagar com velocidade máxima de 300.000 Km/s ou 3 x 108m/s, que é a velocidade da luz, a velocidade máxima que pode ser atingida no universo. Para efeito de comparação, a velocidade do som no ar é de aproximadamente 340 m/s.
A velocidade da luz é tão grande que pode dar uma volta
completa em torno da Terra em 0,13 segundos! Por isso as ondas eletromagnéticas são excelentes para transportar informações.
Tipos de onda
Ondas transversais: a direção de propagação é perpendicular a direção de vibração (ex: vibração na vertical e propagação na horizontal).
É o caso das ondas em cordas e de ondas eletromagnéticas. Todas as ondas
eletromagnéticas são transversais!
Ondas longitudinais: são aquelas onde a direção de vibração e de propagação são iguais (ex: vibração horizontal e propagação horizontal). É o caso de ondas em molas e do som.
Ondas do mar
Elementos de uma onda
cristas – são os pontos mais altos da onda. vales – são os pontos mais baixos da onda.
amplitude (
A
) - é a distância do meio da onda a uma crista ou vale.comprimento de onda (
λ
) – é a distância entre duas cristas ou dois vales; ou ainda, a distância de uma oscilação completa.Período (T)
Um movimento é dito periódico quando se repete em intervalos de tempo regulares; o tempo que esse fenômeno leva pra se repetir é chamado período.
Em um movimento circular, por exemplo, o período é o tempo necessário para se completar uma volta. Em uma onda, o período é o tempo necessário para uma oscilação completa.
Frequência (f)
Em uma onda, a frequência é o número de oscilações por intervalo de tempo.
Por exemplo, na figura ao lado a onda oscila 3 vezes a cada segundo:
f = 3 𝑜𝑠𝑐𝑖𝑙𝑎çõ𝑒𝑠
1 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 = 3 Hz
onde Hz (Hertz) é a unidade de medida de frequência.
Se uma onda possuir frequência de 10 Hz, significa que a cada segundo ela oscila 10 vezes, e assim por diante.
Curiosidade: A frequência padrão das ondas de Wi-Fi é de 2,4 GHz,
Frequência e período
O período e a frequência se relacionam da seguinte forma:
f = 1
𝑇 ou T =
1 𝑓
Exemplo: Uma onda oscila 120 vezes por minuto. Calcule sua frequência em Hertz e seu período em segundos.
Frequência: f = 120 𝑜𝑠𝑐𝑖𝑙𝑎çõ𝑒𝑠 1 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜 f = 120 𝑜𝑠𝑐𝑖𝑙𝑎çõ𝑒𝑠 60 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 f = 2 Hz Período: como f = 1 𝑇
,
temos: 2 = 1 𝑇 T = 1 2 T= 0,5 segundosVelocidade da onda
Existem duas maneiras para calcular a velocidade com que uma onda se propaga:
v =
λ
𝑇 ou ainda v = λ . f
Exemplo: A distância entre duas cristas de uma onda vale 10 cm, e o período da onda vale 0,5 s. Qual a velocidade de propagação desta onda?
1ª maneira: v =
λ
𝑇 = 10 𝑐𝑚 0,5 𝑠 = 20 cm/s 2ª maneira: f = 1 𝑇 = 1 0,5 = 2 Hz v = λ . f v = 10. 2 v = 20 cm/sFrequência e comprimento de onda da luz visível
As cores que enxergamos nada mais são do que ondas eletromagnéticas, que possuem cada uma seu comprimento de onda e sua frequência.
