12 características de ondas (com exemplos) - Ciência - 2023

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As características de onda são as marcas do fenômeno de onda: comprimento de onda, frequência, vales, picos, velocidade, energia e outros que iremos explicar neste artigo.

Nas ondas, não são as partículas que viajam com a perturbação, mas a energia. Quando uma onda se propaga em um meio material, que pode ser água, ar ou uma corda, entre outros, as partículas dificilmente se movem da posição de equilíbrio, para retornar a ela após um curto período de tempo.

Porém, o movimento é transmitido de uma partícula para outra, fazendo com que cada uma vibre. Desta forma, a perturbação que chamamos onda, assim como a onda de torcedores nos estádios, quando as partidas de futebol são disputadas.


O estudo das ondas é muito interessante, pois vivemos em um mundo repleto delas: a luz, as ondas do mar, o som da música e a voz são fenômenos ondulatórios, embora de natureza diferente. Tanto a luz quanto o som são particularmente importantes, pois precisamos continuamente deles para nos comunicarmos com o mundo exterior.

Quais são as características das ondas?

Vibração

É o caminho completo que uma partícula faz em seu movimento para frente e para trás. Por exemplo, um pêndulo tem um movimento para a frente e para trás, pois quando parte de um determinado ponto descreve um arco, para quando atinge uma certa altura e retorna à posição original.

Se não fosse pelo atrito, esse movimento continuaria indefinidamente. Mas, por causa do atrito, o movimento se torna cada vez mais lento e a oscilação menos ampla, até que o pêndulo pare.


Quando uma corda esticada horizontal é perturbada, as partículas da corda vibram na direção vertical, ou seja, de cima para baixo, enquanto a perturbação viaja horizontalmente ao longo da corda.

Swing center

Quando uma partícula faz seu movimento para frente e para trás, ela o faz movendo-se em torno de um certo ponto, denominado origem ou centro de oscilação.

No exemplo do pêndulo, ele está em equilíbrio no ponto mais baixo e oscila em torno dele se o afastarmos um pouco dessa posição. Portanto, este ponto pode ser considerado o centro da oscilação.

Também podemos imaginar uma mola em uma mesa horizontal, fixada em uma das extremidades a uma parede e com um bloco na outra extremidade. Se o sistema de bloqueio de mola não for perturbado, o bloco está em uma certa posição de equilíbrio.


No entanto, ao comprimir ou esticar um pouco a mola, o sistema começa a oscilar em torno dessa posição de equilíbrio.

Alongamento

É a distância que a partícula se afasta do centro de oscilação após algum tempo. É medido em metros quando o SI International System é usado.

Se uma mola com um bloco em uma das extremidades for comprimida ou esticada, diz-se que experimentou um alongamento de "x" número de metros, centímetros ou qualquer unidade que esteja sendo usada para medir a distância.

Cumes e vales

Eles são, respectivamente, os pontos mais alto e mais baixo que a partícula atinge em relação à posição de equilíbrio y = 0 (ver figura 1).

Amplitude

É a distância máxima que a partícula separa do centro de oscilação e também é dada em metros. É denotado como PARA ou como Y. Nesse caso, a posição de equilíbrio coincide com y = 0 e corresponde aos picos e vales da onda.

A amplitude é um parâmetro importante, pois está relacionado à energia transportada pela onda. Quanto maior a amplitude, maior a energia, como acontece com as ondas do mar, por exemplo.

Nó

Os nós são os pontos nos quais a partícula passa pelo centro de oscilação ou posição de equilíbrio.

Ciclo

Uma oscilação completa é chamada assim, quando a partícula passa de uma crista a outra, ou de um vale a outro. Então, dizemos que fez um ciclo.

O pêndulo executa uma oscilação completa quando se afasta uma certa altura da posição de equilíbrio, passa pelo ponto mais baixo, sobe à mesma altura na jornada de ida e retorna à altura inicial na jornada de volta.

Período

Como as ondas são repetitivas, o movimento das partículas é periódico. O período é o tempo que leva para completar uma oscilação completa e geralmente é indicado pela letra maiúscula T. As unidades do período no Sistema Internacional SI são segundos (s).

Frequência

É a magnitude inversa ou recíproca do período e está relacionada ao número de oscilações ou ciclos feitos por unidade de tempo. É denotado pela letra F.

Como o número de oscilações não é uma unidade, os segundos são usados ​​para a frequência-1 (s-1), denominado Hertz ou hertz e abreviado como Hz.

Sendo o inverso do período, podemos escrever uma relação matemática entre as duas magnitudes:

f = 1 / T

O bem:

T = 1 / f

Se, por exemplo, um pêndulo executa 30 ciclos em 6 segundos, sua frequência é:

f = (30 ciclos) / (6 s) = 5 ciclos / s = 5 Hz.

Comprimento de onda

É a distância entre dois pontos de uma onda que estão na mesma altura, desde que tenha sido feita uma oscilação completa. Ele pode ser medido de uma crista a outra em uma fileira, por exemplo, mas também de um vale a outro.

O comprimento de onda é denotado pela letra grega λ, que se lê "lambda" e é medido em unidades de distância, como metros no Sistema Internacional, embora haja uma variedade tão grande de comprimentos de onda que múltiplos e submúltiplos são frequentes .

Número da onda

É a magnitude inversa do comprimento de onda, multiplicado pelo número 2π. Portanto, ao denotar o número da onda pela letra k, temos:

k = 2π / λ

Velocidade de propagação

É a velocidade com que a perturbação viaja. Se o meio em que a onda se propaga for homogêneo e isotrópico, ou seja, suas propriedades são as mesmas em todos os lugares, essa velocidade é constante e é dada por:

v = λ / T

As unidades de velocidade de propagação são as mesmas de qualquer outra velocidade. No Sistema Internacional, corresponde a m / s.

Como o período é o inverso da frequência, ele também pode ser expresso:

v = λ. F

E como a velocidade é constante, o produto λ.f também o é, de modo que se, por exemplo, o comprimento de onda for modificado, a frequência muda para que o produto permaneça o mesmo.

Referências

  1. Giancoli, D. 2006. Física: Princípios com Aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
  2. Hewitt, Paul. 2012. Ciência Física Conceitual. 5 ª. Ed. Pearson.
  3. Sears, Zemansky. 2016. Física Universitária com Física Moderna. 14º. Ed. Volume 1. Pearson.
  4. Serway, R., Jewett, J. (2008). Física para Ciência e Engenharia. Volume 1. 7º. Ed. Cengage Learning.
  5. Tipler, P. (2006) Physics for Science and Technology. 5ª Ed. Volume 1. Editorial Reverté.