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Gabriel Antonio Gonçalves de Souza;

Julyani dos Santos Lima;

Maria Paula Muniz Graciotti;

Victor Luidi da Silva Pinheiro;

Yasmim Yumi Bento Kimura.

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Ondulatória é uma área da Física que investiga o comportamento das onda e oscilações. Por meio do seu estudo, é possível compreender as características, os elementos e as classificações das ondas e oscilações, permitindo prever o seu comportamento com base em apenas algumas informações.

Desta forma, este conhecimento é essencial para compreender diversos processos físicos, desde a propagação do som e da luz até a geração de terremotos e o uso de tecnologias como o micro-ondas e os sistemas de comunicação sem fio.

Nesta pesquisa, buscou-se explorar os conceitos com relação aos fundamentos da ondulatória, as classificações das ondas e seus elementos fundamentais, bem como suas aplicações práticas no cotidiano e na ciência.

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Classificação das ondas quanto à natureza

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Classificação das ondas quanto à natureza

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Ondas mecânicas: necessitam de um meio para se propagar, como o ar e interagem com o meio ao redor, vibrando as moléculas. Ademais, possuem amplitude, velocidade, frequência e comprimento de onda. Exemplos de ondas mecânicas são o som e as ondas de um fluido.

Ondas eletromagnéticas: não necessitam de um meio para se propagar. São formadas por campos elétricos e magnéticos, que são perpendiculares entre si.

Descobertas por Heinrich Hertz, a natureza das ondas só foi desenvolvida a partir dos estudos de Maxwell, com as equações de onda. Bem como as ondas mecânicas, as ondas eletromagnéticas possuem amplitude, velocidade, frequência e comprimento de onda.

Tais ondas são distinguidas a partir da frequência e do comprimento de onda, apresentadas sobre um espectro. Em ordem crescente, classificam-se em: ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios-x e raios gama.

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Classificação das ondas quanto à direção de vibração

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Classificação das ondas quanto à direção de vibração

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As ondas podem ser classificadas a partir da direção de vibração, tais que:

Longitudinais: são ondas que produzem perturbações nas partículas do meio material na mesma direção em que se propagam, como as ondas sonoras quando propagadas em meios fluidos (líquidos, gases e vapores).

Transversais: são ondas nas quais as vibrações ocorrem perpendicularmente à direção de propagação. Exemplo disso são as ondas em uma corda.

Mistas: se propagam de maneira longitudinal e transversal, como as ondas na superfície de um fluido (a água, por exemplo).

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Classificação das ondas quanto à dimensão da propagação

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Classificação das ondas quanto à dimensão da propagação

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Ondas unidimensionais: as ondas se propagam em uma direção, como em cordas;

Ondas bidimensionais: se propagam em duas direções, como uma pedra caindo em um lago, formando ondas bidimensionais.

Ondas tridimensionais: propagam-se em três direções, como as ondas sonoras.

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Uma forma de onda na qual se repete em intervalos regulares, ou seja,  repete o mesmo comprimento de onda em um mesmo período de tempo;

Todos os ciclos de onda periódica são idênticos;

Há um padrão consiste que se repete ao longo do tempo em relação aos elementos que compõem essa onda (amplitude, crista, vale, período, entre outros);

Exemplos: ondas em cordas vibrantes e ondas dente de serra.

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Uma onda não periódica confere a um tipo de forma de onda que não apresenta repetição regular ou um padrão específico, ou seja, essas ondas ocorrem isoladamente;

Nesse caso, ela não se repete em intervalos fixos e seu comprimento de onda pode variar com o tempo. Assim, no caso da repetição, as perturbações sucessivas apresentam características diferentes;

A duração desse fenômeno ondulatório atua como uma variável, uma vez que, pode ser de curta ou longa duração;

Exemplos: ondas do mar e uma bola quicando no chão.

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Amplitude (A): representa a distância entre os pontos máximos da onda, em que ambos partem do ponto médio (conhecido também como linha de equilíbrio). O ponto mais alto (+A) recebe o nome de crista e o mais baixo (-A) é o “vale”, tendo a sua imagem relacionada ao eixo y (ordenada). Os valores obtidos dependem da energia transportada pela onda. Sua unidade de medida em SI é dada em metro (m).

Período (T): É o intervalo de tempo que a onda leva para percorrer o comprimento  de onda, nada mais é que o tempo que determinado ponto da onda demora para produzir uma oscilação completa. A unidade de período, prevista pelo Sistema de Internacional de Unidades, é a unidade de tempo, dada em segundos (s).

Comprimento (λ): Representa a longitude entre dois pontos que estão na mesma fase de oscilação (mesmo valor em y). Pode ser entendido também como a distância percorrida pela onda durante um período. Os pontos mais utilizados para essa medição são referenciados entre dois pontos que “cruzam” a linha de equilíbrio, entre duas cristas ou entre dois vales. Essa distância também é dada em metros, assim como na Amplitude.

Frequência (f): A frequência de uma onda nos diz quantas vezes o padrão da onda se repete em um segundo. Ela é medida em hertz (Hz), e 1 Hz significa que a onda completa um ciclo por segundo. Em termos simples, a frequência está ligada ao período da onda, que é o tempo necessário para que uma oscilação completa ocorra. Quanto maior a frequência, mais ciclos da onda acontecem em um segundo, o que faz com que ela oscile mais rapidamente. Ondas de alta frequência têm comprimentos de onda menores, ou seja, a distância entre os picos é menor. Já as ondas de baixa frequência possuem comprimentos de onda maiores, com picos mais espaçados.

Velocidade de propagação: A velocidade de uma onda é o ritmo com que suas cristas e vales se movem através de um meio, como o ar, a água ou uma corda. Essa velocidade varia de acordo com o tipo de onda e o material por onde ela está se propagando.

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Das aplicações, o estudo das ondas possibilita uma série de avanços. Dessa maneira, destaca-se a aplicabilidade das ondas eletromagnéticas nas áreas de comunicação via satélite e por rádio. Ademais, a utilização de microondas no aquecimento de alimentos e dos raios-x para o combate contra o câncer, na radioterapia, são exemplos claros da utilização deste tipo de onda.

Outrossim, sobre os fenômenos ondulatórios (que são comportamentos das ondas em contato com objetos externos), destaca-se a dispersão na formação do arco-íris, que ocorre quando a luz branca do sol sofre reflexão e refração nas gotículas de água e é dispersada.

Além disso, com os conceitos de ondulatória, se desenvolvem diversas áreas, como a acústica, que estuda as ondas sonoras e sua interação com a matéria. Isso possibilita, inclusive, a detecção de abalos sísmicos (a partir dos ultrassons e infrassons), e do estudo de estruturas subterrâneas.

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As diferentes classificações das ondas, baseadas na sua natureza e direção de propagação, fornecem uma compreensão mais aprofundada sobre como esses fenômenos se manifestam e interagem com o meio ao redor. Desde ondas mecânicas até eletromagnéticas e gravitacionais, cada tipo apresenta propriedades que são fundamentais para explicar tanto eventos naturais quanto o funcionamento de tecnologias modernas. Assim, o estudo das ondas e seus comportamentos possibilita avanços em áreas como telecomunicações, medicina, e até mesmo na exploração do universo, mostrando a relevância desse conhecimento na ciência e na vida cotidiana.

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