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FUNDAMENTOS CONCEITUAIS DE ONDULATÓRIA BÁSICA

O recorrente uso exacerbado da matemática no ensino de Física, para os estudantes, gera, principalmente no ensino médio, um fenômeno anticientífico: o estudante que sabe calcular, mas não sabe o que, nem como, está calculando; motivado por tal problemática, o presente artigo tem por objetivo dar ao estudante os fundamentos conceituais necessários para o início da compreensão da Ondulatória.

Uma sólida e bem definida base conceitual é, nas ciências físicas, sinônimo de clareza e distinção, dois atributos básicos e necessários em todo estudo científico. Partindo da fundamentação conceitual o estudante pode rumar para a identificação dos conceitos de maneira efetiva e/ou matematizar os fenômenos relacionados.

Iniciemos, então, por meio do conceito base, o mais simples e primário, dos conceitos da Ondulatória, o conceito de Oscilação. Oscilação é, basicamente, um movimento que inverte seu sentido. Um pêndulo oscilando, por exemplo, vai para a esquerda (um sentido) e então inverte para a direita (outro sentido).

A partir do conceito base, Oscilação, podemos passar para o conceito de Vibração. Vibração, por sua vez, é simplesmente uma Oscilação no tempo. Frequentemente se encontra Vibração como sinônimo de Oscilação, o que não está errado, uma vez que, sendo Oscilação um movimento que inverte seu sentido e, não sendo possível haver movimento fora do tempo, ambas podem nos descrever corretamente um mesmo acontecimento, porém, é interessante ter a distinção de que o conceito base é Oscilação, não Vibração, mesmo que simplesmente de maneira formal, uma vez que, é importante saber qual seu conceito primário, a partir do qual todos os outros foram sendo construídos, ou seja, saber a origem da conceituação da Ondulatória.

Conhecendo o conceito de Vibração (uma oscilação no tempo) podemos chegar à conceituação de Onda. Uma Onda é uma Vibração no espaço, ou, ainda, uma Vibração em função do espaço. Se abrirmos o conceito do termo Vibração na definição conceitual de Onda, ficamos com uma definição mais pura, de Onda, da seguinte forma: Onda é uma oscilação tanto no espaço quanto no tempo, ou, ainda, tanto em função do espaço quanto do tempo.

Se uma Onda é uma Vibração no espaço, isso significa que ela se propaga pelo espaço, pelo meio. Sendo assim, existem 2 principais tipos de Onda, distintos exatamente por suas diferenças na relação vibração-propagação.

Uma Onda que se ‘propaga na horizontal mas vibra na vertical’, por exemplo, é chamada de Onda Transversal. Ondas Transversais são, como já bem diz seu nome, aquelas cuja relação angular entre a direção de sua vibração e de sua propagação é perpendicular (transversal).

Já uma Onda que ‘vibra na horizontal e se propaga também na horizontal’ é um exemplo de Onda Longitudinal. Ondas Longitudinais são, também como nos indica seu nome, aquelas cuja relação entre a direção de vibração e de propagação é um paralelismo.

Uma Onda sobre uma corda é um exemplo prático de Onda Transversal, pois, a energia que transpassa a corda é propagada em uma direção (horizontal, por exemplo), enquanto a vibração que a corda apresenta ocorre em uma direção perpendicular (vertical, seguindo o exemplo anterior). Popularmente falando (sem rigor científico, mas visando facilitar a compreensão): se a onda corre pela corda ‘de um lado para o outro’, então, a corda vibra não ‘para um lado e para o outro’, mas, sim, ‘para cima e para baixo’- sendo, assim, uma Onda Transversal.

Uma Onda Longitudinal de simples exemplo é o som. No som as moléculas do ar vibram na mesma direção de propagação da onda sonora. Popularmente explicando (sem rigor científico, mas para facilitar a compreensão): se o som vai ‘de um lado para o outro’, então, o ar ‘vai e volta, vai e volta, vai e volta’ (vibra) também ‘de um lado para o outro’, não de cima para baixo – sendo, assim, uma Onda Longitudinal.

Conhecendo o conceito de Onda precisamos, para aprofundar nosso entendimento em relação a ela, conhecer suas duas componentes essenciais, são elas: a Crista e o Vale. Porém, para entender o que são as Cristas e Vales precisamos, antes, ter conhecimento do conceito de Ponto Médio.

Ponto Médio, Ponto de Repouso ou ainda Home, é a posição, na Oscilação, onde, no caso de cessar o movimento oscilatório, o sistema encontraria o repouso, isto é, o equilíbrio estático de forças. Utilizando o pêndulo, novamente, como exemplo de oscilador simples: em um pêndulo o Ponto Médio, ou de Repouso, é o ponto onde o eixo do pêndulo se encontra direcionado perfeitamente perpendicular ao solo (ou mais precisamente: apontando para o centro de massa do planeta Terra), isto, pois, considerando o devido funcionamento do pêndulo, é ali que ele tende a repousar com o fim do movimento oscilatório, pois é, idealmente falando, ali onde ele encontra o equilíbrio estático de forças. Teremos, para os fins deste artigo, ‘Ponto Médio’, ‘Ponto de Repouso’ e ‘Home’ como sinônimos, busque se familiarizar com os 3.

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Ondulatória

As ondas são perturbações que se propagam pelo espaço, sem transporte de matéria, apenas de energia.

Classificação
Segundo a forma
a)Longitudinal: A vibração da fonte é paralela ao deslocamento da onda
b)Transversal : A vibração é perpendicular a propagação da onda

Segundo a direção de propagação das ondas.
a)Ondas unidimensional : As ondas que se propagam em uma direção.
b)Ondas bidimensional : As ondas que se propagam em duas direções.
c)Ondas tridimensional : As ondas que se propagam em todas direções possíveis.

Segundo a natureza
a)Mecânica : São as ondas que se propagam em meios materiais.
b)Eletromagnética: São oscilações formadas por campos elétricos e magnéticos variáveis, que se propagam tanto no vácuo quanto em meios materiais.

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FÍSICA - ONDULATÓRIA: Definição de ondas e Propriedades

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A equação fundamental da ondulatória se dá por v = λ.f. Ela contém muitas informações, em uma relação muito pequena: a velocidade (v) indica "o meio" da onda, o λ (comprimento de onda) é "o porte" da onda; seu tamanho, e a frequência (f) é "a identidade" da onda, indica qual onda sobre qual se fala.

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CÁLCULOS EM ONDAS- FÓRMULAS FUNDAMENTAIS

VELOCIDADE  DE PROPAGAÇÃO                          V=   λ*F  OU V=  λ/T

-PERÍODO E FREQUÊNCIA -

T=1/F

EM QUE:

V=velocidade
T=período
F= frequência
λ=comprimento

SISTEMA DE MEDIDAS:

V=Dependente do meio de propagação
T=em segundos(s)
F=sempre em Hz(Hertz)
λ=dependente

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palavras-chave
AMPLITUDE
FREQUÊNCIA
VALE
PICO
PROPAGAÇÃO
ONDA MECÂNICA
ONDA ELETROMAGNÉTICA
SOM
MEIOS DE PROPAGAÇÃO
VIBRAÇÕES
HZ

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ONDULATÓRIA

Na ondulatória, as ondas são o resultado de várias perturbações que oscilam, chamadas de pulso, que se propagam em um determinado espaço. Elas são formadas através de um estímulo, chamado de fonte, que serão responsáveis pela origem das ondas.

De acordo com a ondulatória, as ondas são capazes de transportar energia sem transportar a matéria. No caso das ondas sonoras, o barulho do trovão pode ser escutado, mas não precisa que a matéria se desloque até os ouvidos, por exemplo.

FENÔMENOS ONDULATÓRIOS

Os fenômenos ondulatórios são deformações ou perturbações que se propagam ao longo de um qualquer meio (ou mesmo no vácuo).

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Ondas: São perturbações que se propagam pelo espaço sem transporte de matéria, apenas de energia.
Características das ondas:

Amplitude - altura da onda

Comprimento da onda - distância entre dois vales ou duas cristas

Frequência - número de oscilações da onda em determinado intervalo de tempo

Período - corresponde ao tempo de um comprimento de onda

Velocidade - depende do meio em que a onda de propaga

Tipos de onda:

Ondas mecânicas - necessitam de um meio material para conseguir se propagar;
Ex: ondas sonoras

Ondas eletromagnéticas – não é necessário que haja um meio material para que a onda se propague;
Ex: ondas de rádio

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Bruna Victória

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Ondas mecânicas: precisam de um meio físico para se propagarem. São produzidas por estímulos mecânicos, como colisões entre corpos envoltos em qualquer meio, como ar, água, metais, etc. As ondas mecânicas são vibrações capazes de se propagarem em meios elásticos (que oferecem pouca perda de energia), como o som e todas as demais formas de vibrações.

Ondas eletromagnéticas: são produzidas por variações em campos elétricos e magnéticos, e a variação de um desses campos dá origem ao outro. Essas ondas são capazes de se deslocarem no vácuo com a velocidade da luz, cerca de 3.10⁸ m/s. São classificadas como ondas eletromagnéticas: luz visível, micro-ondas, raios gama, raios X, etc.

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Vitoria souza
→ Transversal: quando as partículas do meio de propagação vibram perpendicularmente à direção de propagação da onda. Um exemplo desse tipo de onda é a luz.
→ Longitudinais: quando as partículas do meio de propagação vibram na mesma direção em que a onda se propaga, como é o caso das ondas sonoras.
Por fim, quanto à direção de propagação, as ondas podem ser classificadas em:
→ unidimensionais: quando se propagam em apenas uma direção, como a onda em uma corda;
→ bidimensionais: se a propagação ocorre em duas direções, que é o caso da onda gerada por uma perturbação na água;
→ ondas tridimensionais: que se propagam em três dimensões, como as ondas sonoras.
λ – o comprimento de onda;
c – velocidade da luz no vácuo (possui valor igual a 3.108m/s);
f – frequência da luz.

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Ana Clara dos Santos

EXPERIMENTO DE FENDA DUPLA

Experimento construído por Thomas Young chamado de Fenda Dupla que consistia em incidir um feixe de luz por um pequeno orifício e registrava do outro lado de abertura, sobre um anteparo, a intensidade luminosa. Ele observou que o aparecimento de várias faixas luminosas de intensidades diferentes, esse fenômeno mostrava que a luz sofrerá difraçao, assim como as ondas sonoras ou as ondas de um lago. Foi o experimento responsável por indicar a natureza ondulatória da luz.

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Fórmulas

Relação entre período e frequência

O período é o inverso da frequência.

T= 1/F

Velocidade de propagação

v= λ/T

A velocidade também pode ser calculada em função da frequência, substituindo o período pelo inverso da frequência.

Temos:

V= λ* F

Exemplo

Qual o período e a velocidade de propagação de uma onda que apresenta frequência de 5Hz e comprimento de onda de 0,2 m?

Como o período é o inverso da frequência, então:

F= 1/5=0,2

Para calcular a velocidade usamos o comprimento de onda e a frequência, assim:

V= 5*0,2= 1m/s

https://www.todamateria.com.br/ondas/

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a onda é composta pelo pico, que é o ponto mais alto da onda, o vale que corresponde ao ponto mais baixo e o pulso é a parte da onda na qual ela está "equilibrada" .

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frequência das ondas

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Direção de Propagação da Ondas

unidimensional: uma direção de propagação. Ex: ondas em cordas;

bidimensional: duas direções de propagação. Ex: ondas em superfície de líquidos;

tridimensional: três direções de propagação. Ex: som e luz.

Direção de Vibração das Ondas:

transversal: a direção da oscilação é perpendicular à direção de propagação da onda. Ex: ondas em uma corda;

longitudinal: a direção da oscilação coincide com a direção da propagação da onda. Ex: ondas sonoras.

OBS: A onda NÃO transporta matéria, apenas energia.

Componentes das ondas na física:

vale: ponto mais baixo da onda;

crista: ponto mais alto da onda;

comprimento de onda (λ): distância entre dois pontos consecutivos onde a perturbação se repete. Unidade no SI: metro (m);

frequência (f): número de perturbações (ou oscilações) por unidade de tempo. Unidade no SI: Hertz (Hz = 1/s);

período (T): intervalo de tempo entre um comprimento de perturbações iguais. Note que: f = 1/T e  T = 1/f;

velocidade (v): relação do comprimento de onda com o período (ou com a frequência). V = λf   ou   v = λ/T.

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As ondas mecânicas são anomalias que se propagam por um meio material e transportam energia cinética.
Exemplo:  Ondas Marítimas.

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Ondas transversais: São ondas cuja direção de propagação é perpendicular a de vibração. As ondas transversais compreendem as ondas mecânicas e as ondas eletromagnéticas, por isso seus exemplos são o movimento de uma corda e o “vaivém” de uma mola.

Ondas longitudinais: são aquelas que possuem direção de propagação paralela à direção de vibração.

Fonte: https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/educacao/as-ondas-longitudinais-e-as-ondas-transversais/63919#:~:text=Entrando%20na%20física%2C%20o%20som,é%20perpendicular%20a%20de%20vibração.

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🌊Curiosidades sobre ondas🌊

1. Existe uma distância mínima necessária para que ocorra eco

Ocorre eco quando a onda sonora emitida por uma fonte é refletida por um obstáculo e retorna à fonte, de modo que há distinção entre o som emitido e refletido. O ouvido humano só consegue distinguir dois sons caso eles cheguem ao aparelho auditivo em um intervalo mínimo de 0,1 s. Sabendo que a velocidade do som no ar, considerando-se as condições normais de temperatura e pressão, é de 340 m/s, podemos determinar a distância mínima entre a fonte e o obstáculo que refletirá o som.

v = 2. ΔS ÷ Δt

v . Δt = 2. ΔS

340 . 0,1 = 2. ΔS

34 = 2. ΔS

ΔS = 17 m

Concluímos que, para a ocorrência do eco, o obstáculo que refletirá o som deve estar a, no mínimo, 17 m da fonte emissora.

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2. A frequência não se altera na refração

Ocorre refração quando uma onda muda de meio de propagação. Na ocorrência desse fenômeno, sempre haverá aumento ou diminuição da velocidade da onda. Como a frequência é uma característica mantida pela fonte geradora das ondas, ela não é alterada. Assim sendo, podemos afirmar que, na refração, somente o comprimento de onda (λ) é modificado.
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3. O som é mais rápido nos sólidos

O som é uma onda do tipo mecânica, isto é, precisa de um meio de propagação. Sendo assim, quanto maior for a proximidade entre as moléculas que compõem o meio, maior será a facilidade de propagação do som e maior será a sua velocidade. Podemos concluir, portanto, que a velocidade do som nos sólidos é maior que nos líquidos e gases.

V SÓLIDOS > V LÍQUIDOS > V GASES

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4. O azul é a cor mais quente

A ideia de que azul representa o frio e de que vermelho representa o quente está estabelecida cotidianamente porque a noção de cores quentes e frias nos diz que as cores relacionadas com o fogo são as quentes. Essa ideia, válida do ponto de vista artístico, deve ser desconsiderada em uma análise científica. As radiações com maior frequência possuem maior energia associada. Por meio do espectro eletromagnético, podemos perceber que as cores azul, anil e violeta da luz visível apresentam frequências superiores às das cores vermelho e laranja, portanto, as radiações em tons azulados emitem mais energia.

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Frequência é o número de oscilações de 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 50Hz, significa que ela oscila 50 vezes por segundo.

Período: é o intervalo de tempo em que cada ponto do meio por onde um pulso se propaga executa uma oscilação completa.

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Reflexão: Ocorrerá reflexão sempre que uma onda atingir determinada superfície e voltar a propagar-se no meio de origem. A onda refletida manterá a velocidade, frequência e comprimento de onda iguais aos da onda incidente.

Refração: Ocorre refração quando a onda muda seu meio de propagação. Na refração, a velocidade de propagação da onda será alterada, pois a mudança de meio gera mudança no comprimento de onda. A frequência das ondas, por depender da fonte geradora, não é alterada na refração.
Difração: A difração trata da capacidade das ondas de contornar obstáculos. A maior ou menor capacidade que uma onda tem de sofrer difração está relacionada ao tamanho do obstáculo a ser contornado ou à largura da passagem a ser transposta e o seu comprimento de onda.

A difração será tanto mais intensa quanto maior for o comprimento de onda quando comparado ao tamanho do obstáculo. Em outras palavras, a onda contorna mais facilmente os obstáculos quando estes são pequenos, se comparados ao comprimento de ondas das ondas.

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As ondas eletromagnéticas apresentam como características: comprimento de onda, velocidade de propagação, amplitude e frequência, e são passíveis de sofrer qualquer tipo de fenômeno ondulatório conhecido, tais como reflexão, refração, polarização, difração, espalhamento, absorção e interferência.

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As ondas eletromagnéticas apresentam como características: comprimento de onda, velocidade de propagação, amplitude e frequência, e são passíveis de sofrer qualquer tipo de fenômeno ondulatório conhecido, tais como reflexão, refração, polarização, difração, espalhamento, absorção e interferência.

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Wallace ynacio