Fala, guerreiros! Segue um resumo desse assunto muito importante de Física 2 para a prova da Espcex: Ondas!
1. A ONDA
A onda é uma perturbação que se propaga pelo espaço. Uma onda transporta energia e não matéria.
2. A NATUREZA DAS ONDAS
As ondas possuem duas naturezas: as ondas mecânicas e as eletromagnéticas.
- Mecânicas: as ondas mecânicas se originam através da deformação de um meio e se propagam através de outro meio material. As ondas mecânicas podem se propagar em meios sólidos, líquidos e gases, porém elas não se propagam no vácuo.
- Eletromagnéticas: as ondas eletromagnéticas são originadas pela movimentação de cargas elétricas. Esse tipo de onda não necessita, obrigatoriamente, de um meio material para se propagar. Existem inúmeros exemplos desse tipo de onda no cotidiano: raios gama, raios x, ondas de rádio, televisão, wifi, celular, luz visível, infravermelho, ultravioleta.
A velocidade máxima de uma onda eletromagnética é a conhecida velocidade da luz no vácuo (c), 3 . 108 m/s = 300.000.000 m/s.
3. TIPOS DE ONDA
Ondas transversais: são aquelas onde a direção de propagação da onda é perpendicular a direção de vibração.
Ondas longitudinais: são aquelas onde a direção de propagação e vibração são as mesmas.
4. ELEMENTOS DE UMA ONDA
As ondas possuem os seguintes elementos:
- Cristas: pontos mais altos da onda.
- Vales: pontos mais baixos da onda.
- Amplitude (A): máximo deslocamento da onda em relação a posição de equilíbrio. A amplitude está relacionada com a energia da onda. Quando maior a amplitude de uma onda, maior será a sua energia.
- Comprimento de onda (λ): é a distância entre duas cristas, dois vales ou quaisquer dois pontos consecutivos.
Em uma onda periódica (que se repete ao longo do tempo), é possível definir as grandezas período (T) e frequência (f).
Período (T): é o tempo para um ponto completar uma oscilação. Em termos visuais, é o tempo para produzir uma “parte de cima” e uma “parte de baixo” da onda.
Frequência (f): é o número de oscilações por segundo. Na prática, seria o número de ondas completas (parte de cima + parte de baixo) que são produzidas por segundo.
A frequência é medida em hertz (Hz). Os múltiplos kHz (103 Hz), MHz (106 Hz) e GHz (109 Hz) são muito comuns para determinadas frequências.
5. A VELOCIDADE DA ONDA
A velocidade de uma onda pode ser expressa em função do comprimento de onda e da sua frequência.
Como o período é o inverso da frequência, temos:
5.1 Propagação de um pulso transversal em uma corda
A velocidade da onda em uma corda depende da corda na qual a onda se propaga. Em cordas mais grossas (e mais pesadas), a velocidade da onda será menor se comparada com uma corda mais fina.
Primeiramente, definimos a densidade linear (μ) de uma corda.
A densidade linear é expressa como a razão entre massa (m) e comprimento da corda (l), a sua unidade no S.I é expressa em quilograma por metro (kg/m).
É possível demonstrar que a velocidade da onda em uma corda depende da força de tração (T) sobre a corda e da sua densidade. Essa equação é conhecida como equação de Taylor.