Ondas

O que é uma onda?

Caracterização de uma onda

Ficha de Aprendizagem

Quando se fala em onda pensa-se à partida em ondas do mar. É provavelmente a primeira associação que se faz. No entanto as ondas estão presentes em todo o lado. Muitas delas não as vemos pois elas propagam-se também no ar. São as ondas que nos permitem receber a luz solar, ver televisão ou falar ao telemóvel. Os sons provenientes da música ou de uma conversa são também ondas. Tocar guitarra também nos leva a criar oscilações na corda.

Vamos considerar um exemplo simples: uma gota que cai na água.

Uma perturbação na água formando ondas circulares.

Neste caso fizemos uma perturbação à água que se encontrava em repouso absoluto.

Existem vários tipos de ondas, das quais as mais conhecidas são as sonoras - ondas mecânicas e as electromagnéticas (onde a luz, que mais conhecemos, se enquadra). Neste último caso não precisamos de um meio de propagação.

Para termos uma onda mecânica é necessário o cumprimento de diversos critérios:

  • Uma fonte da perturbação (no exemplo anterior, uma gota de água);
  • Um meio onde a perturbação se possa propagar.

Meio de propagação

Mas o que se entende por meio?

No dia-a-dia ouvimos habitualmente a expressão meio de comunicação. Pode ser um jornal, a rádio ou a televisão. Mas as notícias não constituem o meio. Na verdade, o meio é o que permite que estas circulem de um ponto para outro. Para uma onda acontece o mesmo.

O meio é o que permite à onda deslocar-se no espaço. As ondas mecânicas correspondem à propagação de perturbações do meio material (feito de matéria). Contudo, se o meio não for material, então as ondas mecânicas não se podem propagar nesse meio (base do conceito popular o som não se propaga no vácuo).

Num caso simples como as ondas sonoras, estas propagam-se habitualmente pelo ar apesar de também se poderem propagar num sólido ou num líquido. O som é, por definição, vibração da matéria.

Para ondas electromagnéticas, como a luz, o meio pode ser o vácuo ou ausência de matéria, pois essas ondas propagam-se através do meio e não são a propagação de perturbações do meio. Podem ser usados outros meios, mas habitualmente estes influenciam as ondas que se propagam nele, levando a propriedades bastante conhecidas como, por exemplo, a reflexão e a refracção.

Há duas propriedades que podem caracterizar os meios, que importa destacar:

  • Meio uniforme: neste caso as propriedades físicas mantêm-se em todos os pontos do espaço;
  • Meio isotrópico: quando as propriedades físicas não se alteram em várias direcções do espaço.

Onda e período

Imaginemos que alguém segura na ponta de uma corda e outra pessoa na outra ponta. Agora a corda é esticada ao máximo. Estando a fazer força para manter a corda tensa, se numa das pontas lhe dermos um toque deslocando essa ponta para cima e voltando à posição inicial, é imediatamente visível um impulso a deslocar-se na corda:

Fig. 1 - Impulso na corda.

Fig. 1 - Impulso na corda.

O toque que demos na corda (ou Impulso) constitui a fonte da perturbação no meio (que é neste caso a corda). Se tirássemos fotografias em diferentes instantes era possível observar que a forma deste Impulso não se alteraria ao longo do tempo.

Se em vez de agitarmos a corda apenas uma vez, agitarmos várias vezes seguidas já não vemos somente um impulso:

Fig. 2 - Onda na corda.

Esta é uma onda que se desloca ao longo do tempo. Neste caso verifica-se a repetição de um padrão após um determinado intervalo de tempo ao qual se chama de período. Também se chamam a estas ondas, ondas periódicas.

A definição de uma onda é assim bastante flexível e aplicável a muitas situações. É, na sua essência:

um modo de transporte de energia de um ponto para outro no espaço. Isto acontece sem haver qualquer transporte de matéria.

No caso das ondas de um lago há transporte de energia mas as moléculas de água voltam sempre à sua posição de equilíbrio. De outro modo, não haveria água no meio de um lago. O mesmo acontece com qualquer outro tipo de onda.

Ondas unidimensionais, superficiais e esféricas

Um conceito importante relativo às ondas é a chamada frente de onda. Corresponde ao lugar geométrico onde os pontos do meio são alcançados ao mesmo tempo. Pode corresponder a um ponto, uma linha ou a uma superfície conforme a onda se propague em uma, duas ou três dimensões.

Para uma dimensão temos ondas unidimensionais. Estas propagam-se apenas numa única direcção do espaço e podem constituir exemplos de ondas numa corda já referidos anteriormente.

A duas dimensões temos ondas superficiais. A criação de ondas deixando cair uma gota na água em repouso é um dos exemplos.

As ondas esféricas são as correspondentes a três dimensões. Têm este nome pois habitualmente a sua frente de onda corresponde a uma superfície esférica com origem num ponto do meio. As ondas sonoras e ondas electromagnéticas podem constituir ondas tridimensionais.

Conteúdo gentilmente cedido por: IST
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