Ondulatória é a parte da Física que estuda as ondas.
Conceito de Onda
A definição de onda é qualquer perturbação (pulso) que se propaga em um meio. Ex: uma pedra jogada em uma piscina (a fonte), provocará ondas na água, pois houve uma perturbação. Essa onda se propagará para todos os lados, quando vemos as perturbações partindo do local da queda da pedra, até ir na borda. Uma sequência de pulsos formam as ondas.
Chamamos de Fonte qualquer objeto que possa criar ondas.
A onda é somente energia, pois ela só faz a transferência de energia cinética da fonte, para o meio. Portanto, qualquer tipo de onda, não transporta matéria!.
As ondas podem ser classificadas seguindo três critérios:
Classificação das ondas segundo a sua Natureza
Quanto a natureza, as ondas podem ser dividas em dois tipos:
Quanto a natureza, as ondas podem ser dividas em dois tipos:
- Ondas mecânicas: são todas as ondas que precisam de um meio material para se propagar. Por exemplo: ondas no mar, ondas sonoras, ondas em uma corda, etc.
- Ondas eletromagnéticas: são ondas que não precisam de um meio material para se propagar. Elas também podem se propagar em meios materiais. Exemplos: luz, raio-x , sinais de rádio, etc.
Classificação em relação à direção de propagação
As ondas podem ser dividas em três tipos, segundo as direções em que se propaga:
- Ondas unidimensionais: só se propagam em uma direção (uma dimensão), como uma onda em uma corda.
- Ondas bidimensionais: se propagam em duas direções (x e y do plano cartesiano), como a onda provocada pela queda de um objeto na superfície da água.
- Ondas tridimensionais: se propagam em todas as direções possíveis, como ondas sonoras, a luz, etc.
Classificação quanto a direção de propagação
- Ondas longitudinais: são as ondas onde a vibração da fonte é paralela ao deslocamento da onda. Exemplos de ondas longitudinais são as ondas sonoras (o alto falante vibra no eixo x, e as ondas seguem essa mesma direção), etc.
- Ondas transversais: a vibração é perpendicular à propagação da onda. Ex.: ondas eletromagnéticas, ondas em uma corda (você balança a mão para cima e para baixo para gerar as ondas na corda).
Características das ondas
Todas as ondas possuem algumas grandezas físicas, que são:
Todas as ondas possuem algumas grandezas físicas, que são:
- Frequência: é o número de oscilações da onda, por um certo período de tempo. A unidade de frequência do Sistema Internacional (SI), é o hertz (Hz), que equivale a 1 segundo, e é representada pela letra f. Então, quando dizemos que uma onda vibra a 60Hz, significa que ela oscila 60 vezes por segundo. A frequência de uma onda só muda quando houver alterações na fonte.
-Período: é o tempo necessário para a fonte produzir uma onda completa. No SI, é representado pela letra T, e é medido em segundos. É possível criar uma equação relacionando a frequência e o período de uma onda:
f = 1/T ou T = 1/f
- Velocidade de um pulso numa corta tensa :
V = √ T / µ ( m/s ) , onde : µ = m / L ( kg / m )
T = força tensora, µ = densidade linear , m = massa da corda, L = comprimento da corda
- Reflexão de pulsos:
Em extremidade fixa: Ocorre reflexão com inversão de fase.
Em extremidade livre: Ocorre reflexão sem inversão de fase.
Refração de pulsos: O pulso refratado não sofre inversão de fase.
Ondas Periódicas
São ondas formadas por uma sucessão regular de pulsos que se repetem num mesmo intervalo de tempo.
- Comprimento de onda (λ) : É o espaço percorrido pela perturbação num intervalo de tempo igual ao período. É o tamanho de uma onda, que pode ser medida em três pontos diferentes: de crista a crista, do início ao final de um período ou de vale a vale. Crista é a parte alta da onda, vale, a parte baixa. É representada no SI pela letra grega lambda (λ)
- Velocidade: todas as ondas possuem uma velocidade, que sempre é determinada pela distância percorrida, sobre o tempo gasto. Nas ondas, essa equação fica:
v = λ / T ou v = λ . 1/T ou ainda v = λ . f
- Amplitude: é a “altura” da onda, é a distância entre o eixo da onda até a crista. Quanto maior for a amplitude, maior será a quantidade de energia transportada.
- Função de Onda:
- Frente de onda: É o lugar geométrico dos pontos atingidos pela onda em um determinado instante.
- Princípio de Huygens: Cada ponto de uma frente de onda se comporta como centro emissor de uma nova onda de igual período.
Fenômenos Ondulatórios
- Reflexão de Ondas:
- O ângulo de reflexão r é igual ao ângulo de incidência i
- A freqüência, a velocidade de propagação e o comprimento de onda não variam.
- Refração de Ondas: É um fenômeno no qual uma onda, ao incidir numa superfície, muda seu meio de propagação, alterando-se a velocidade e o comprimento de onda, mas mantendo-se constante a frequência da onda. Sendo (1) o meio incidência e (2) o meio de emergência.
- Difração de Ondas : É o fenômeno pelo qual as ondas conseguem contornar obstáculos. É tanto mais acentuado quanto maior o comprimento de onda. Por isso, a difração de ondas sonoras é mais acentuada e mais facilmente perceptível que a difração luminosa.
- Polarização de Ondas : É um fenômeno ondulatório característico das ondas transversais, como as ondas luminosas. Por esse fenômeno, a luz natural, cujas ondas vibram em todas as direções, pode ser transformada numa onda plano polarizada, na qual as ondas apresentam um único plano de vibração.
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