Resumo de fisica: Conceitos Básicos de Ondulatória

1. Definições:

Pulso: Perturbação física que se propaga transportando energia sem transportar matéria.

Definição de Pulso

Onda: É uma sucessão ininterrupta de pulsos.

Definição de Onda

2. Partes de uma onda:

Crista: Ponto mais elevado de uma onda.

Vale: Ponto mais baixo de uma onda.

Eixo: Reta horizontal que atravessa a onda passando pelo meio.

Partes de uma onda

3. Grandezas ondulatórias:

Amplitude (A): Distância vertical entre a crista e o eixo ou entre o vale e o eixo.

Amplitude de uma onda

Comprimento de onda (λ): Distância horizontal de qualquer parte da onda até onde inicia-se a sua repetição, ou seja, tamanho horizontal de um ciclo completo.

Comprimento de onda

Fase ou defasagem (ϕ): Alteração angular na equação de formação da onda, ou seja, a onda sofre um deslocamento na horizontal sem alterar o comprimento de onda.

Fase ou defasagem (as ondas acima possuem o mesmo comprimento de onda, mas fases diferentes)

Período (T): Tempo de ocorrência de um ciclo ou tempo para a onda percorrer um comprimento de onda.
Frequência (f): Número de ciclos completos em um tempo fixo.

Definição de frequência

Observações:

I) A unidade de frequência é sempre a unidade de tempo elevado a (-1), portanto não existe uma unidade fixa de frequência.

II) Se o período (T) for dado em segundos, então a unidade de frequência é r.p.s. (rotações por segundo) que é mais conhecido como Hz (hertz).

III) Na mecânica, quando se estuda movimento circular, é muito comum aparecer a unidade de frequência como sendo r.p.m. (rotações por minuto).

Relação entre Frequência (f) e Período (T):

A equação a seguir mostra a relação existente entre frequência e período:

$f=\frac{1}{T}$

4. Equação fundamental da ondulatória:

A Equação Fundamental da Ondulatória aborda o cálculo do valor da velocidade de translação de uma onda. Ela é deduzida a partir da definição de velocidade vista em cinemática (v = ∆S/∆t) quando restrita a apenas um ciclo de onda, de modo que a equação é dada por:

$v=\frac{\lambda }{T}$

Se trocarmos o período pela frequência, tem-se o formato mais famoso de tal equação:

$v=\lambda \cdot f$

5. Classificações:

a) Quanto à direção de propagação:

Transversal: a onda originou-se através de uma pertubação que ocorreu na direção perpendicular ao eixo.

Onda Transversal

Longitudinal: a onda originou-se através de uma pertubação que ocorreu na direção paralela ao eixo.

Onda Longitudinal

b) Quanto à natureza:

Mecânica: a onda necessita de um meio material para se propagar. Exemplos: ondas sonoras, ondas em uma corda de instrumento musical.
Eletromagnética: a onda NÃO necessita de um meio material para se propagar.

Espectro de ondas eletromagnéticas – Fonte: depositphotos

c) Quanto à dimensão:

Unidimensional: a onda necessita de uma só dimensão espacial para se propagar.

Onda Unidimensional

Bidimensional: a onda necessita de duas dimensões espaciais para se propagar.

Onda bidimensional – Fonte: depositphotos

Representação de uma onda bidimensional em um plano

Tridimensional: a onda necessita das três dimensões espacias para se propagar.

Onda Tridimensional – Fonte: cena do filme “X-Men: Primeira Classe” (Marvel)

d) Observações importantes:

I) Os diversos tipos de classificações não são excludentes, ou seja, uma onda possui uma classificação quanto à direção de propagação que possui, mas isso não impede dela ter uma classificação quanto a natureza ou quanto a dimensão.

II) Devido à sua importância, é bom ter ciência de que a onda sonora é classificada como onda longitudinal, mecânica e tridimensional.