As ondas são fenômenos físicos que se propagam por um meio material ou pelo vácuo, transferindo energia sem transportar matéria. Elas podem ser classificadas de acordo com suas características e propriedades, sendo os principais tipos as ondas mecânicas e as ondas eletromagnéticas. As ondas mecânicas, por exemplo, necessitam de um meio material para se propagarem, como as ondas sonoras, enquanto as ondas eletromagnéticas não necessitam de um meio, como as ondas de rádio e luz. Existem também outros tipos de ondas, como as ondas transversais e as ondas longitudinais, que se propagam de formas diferentes. Alguns exemplos de fenômenos de ondas incluem o som, a luz, as ondas do mar, entre outros. Ao estudar os fenômenos de ondas, é possível compreender melhor como a energia se propaga e interage no universo.
Conheça os diferentes tipos de ondas e suas principais características em diversas áreas.
As ondas são fenômenos físicos presentes em diversas áreas do conhecimento, como na física, na geologia e até mesmo na comunicação. Elas podem ser classificadas em diferentes tipos, cada uma com suas próprias características e propriedades.
Um dos tipos mais comuns de ondas são as ondas mecânicas, que se propagam através de um meio material, como a água ou o ar. Essas ondas podem ser longitudinais, em que a vibração ocorre na mesma direção da propagação da onda, ou transversais, em que a vibração ocorre perpendicularmente à direção de propagação.
Outro tipo importante são as ondas eletromagnéticas, que não necessitam de um meio material para se propagarem. Elas são compostas por campos elétricos e magnéticos oscilantes e são responsáveis pela transmissão de sinais de rádio, televisão e internet.
Além desses, existem também as ondas sísmicas, que são geradas por terremotos e se propagam através da Terra, permitindo estudar a estrutura interna do planeta. Já as ondas sonoras são ondas de pressão que se propagam através de um meio material, como o ar, e são responsáveis pela nossa capacidade de ouvir.
É importante compreender essas propriedades para melhor entender como elas influenciam o mundo ao nosso redor.
Principais fenômenos observados em ondas, suas características e aplicações na natureza e tecnologia.
As ondas são fenômenos físicos que se propagam de um ponto a outro sem transporte de matéria, apenas de energia. Existem vários tipos de ondas, como as ondas sonoras, ondas eletromagnéticas e ondas mecânicas. Cada tipo de onda possui características únicas, mas todos compartilham algumas propriedades fundamentais.
Um dos principais fenômenos observados em ondas é a reflexão, que ocorre quando uma onda encontra uma superfície e retorna ao meio em que se propagava. Esse fenômeno é comum em ondas sonoras e em ondas eletromagnéticas, como a luz. A reflexão das ondas é amplamente utilizada em tecnologias como o sonar e os espelhos.
Outro fenômeno importante é a refração, que ocorre quando uma onda muda de direção ao passar de um meio para outro com diferentes índices de refração. A refração é responsável por fenômenos como a formação de arco-íris e a curvatura de objetos vistos através de diferentes meios, como a água.
Além disso, a difração é um fenômeno que ocorre quando uma onda encontra um obstáculo ou uma abertura e se espalha em torno dele. A difração é responsável por fenômenos como a propagação do som ao redor de obstáculos e a formação de padrões de interferência em ondas de luz.
Entender esses fenômenos nos ajuda a desenvolver novas tecnologias e a aprimorar nosso conhecimento sobre o mundo que nos cerca.
Conceito de ondas e exemplos de sua manifestação em diferentes fenômenos naturais e artificiais.
As ondas são perturbações que se propagam em um meio, transferindo energia sem transporte de matéria. Elas podem ser classificadas de acordo com a direção de vibração das partículas do meio em que se propagam: longitudinais, quando as partículas se movem na mesma direção da onda, e transversais, quando as partículas se movem perpendicularmente à direção da onda.
Um exemplo de onda longitudinal é o som, que se propaga através do ar ou de outros meios. As partículas de ar se movem para frente e para trás na direção da onda sonora. Já um exemplo de onda transversal é a luz, que se propaga através do vácuo ou de meios materiais. As partículas de luz vibram perpendicularmente à direção de propagação da onda.
Além do som e da luz, as ondas estão presentes em diversos fenômenos naturais, como terremotos, ondas oceânicas, ondas de rádio e micro-ondas. No caso dos terremotos, as ondas sísmicas se propagam pela crosta terrestre, causando vibrações que podem ser sentidas em grandes distâncias. Já as ondas oceânicas são geradas pelo vento e se propagam na superfície dos oceanos, podendo formar grandes ondas em alto-mar.
Em fenômenos artificiais, as ondas são utilizadas em diversas tecnologias, como em telecomunicações, onde as ondas de rádio são utilizadas para transmitir informações, e em exames médicos, onde as ondas ultrassônicas são usadas para visualizar órgãos internos do corpo humano. As ondas também são fundamentais em áreas como a física, a engenharia e a música, contribuindo para o avanço do conhecimento e o desenvolvimento de novas tecnologias.
Os processos de formação dos 7 fenômenos ondulatórios de maneira simplificada.
As ondas são fenômenos naturais que ocorrem quando a energia é transmitida através de uma perturbação em um meio. Existem diferentes tipos de ondas, cada uma com características e propriedades específicas. Vamos abordar os processos de formação dos sete fenômenos ondulatórios de maneira simplificada.
1. Reflexão: ocorre quando a onda encontra uma barreira e é refletida de volta, mantendo a mesma velocidade e frequência.
2. Refração: acontece quando a onda muda de direção ao passar de um meio para outro com diferentes índices de refração, alterando sua velocidade e comprimento de onda.
3. Difração: ocorre quando a onda contorna um obstáculo e se espalha, mantendo sua frequência, mas sofrendo alterações em sua amplitude.
4. Interferência: é o resultado da superposição de duas ou mais ondas, podendo ser construtiva (quando se somam) ou destrutiva (quando se anulam).
5. Ressonância: ocorre quando a frequência natural de um sistema é igual à frequência da onda incidente, resultando em um aumento significativo na amplitude da onda.
6. Polarização: é o processo que ocorre quando a onda vibra em um único plano, eliminando as vibrações em outras direções.
7. Dispersão: acontece quando a velocidade da onda varia de acordo com a frequência, resultando na separação das cores em um prisma, por exemplo.
Esses processos são fundamentais para entender o comportamento das ondas e sua interação com o ambiente ao seu redor. Cada fenômeno ondulatório possui características únicas que podem ser observadas em diversos contextos, desde ondas sonoras até ondas eletromagnéticas.
Fenômenos de ondas: características, tipos, exemplos
O fenômeno das ondas ocorre quando as ondas se propagam em um meio e encontram outras ondas, com mudanças no ambiente, fronteiras, lacunas e obstáculos em geral. Isso causa alterações na forma das ondas e seu deslocamento.
Ondas carregam energia, não importa . Se você observar atentamente, quando uma pedra é jogada em um lago, é a perturbação que se propaga na água, uma vez que as moléculas líquidas se movem brevemente de sua posição de equilíbrio e retornam a ela assim que a perturbação se afasta.
Como não há transporte de matéria, podemos esperar que as ondas se comportem de maneira diferente do que os objetos teriam quando interagem.
As ondas conseguem atravessar diferentes meios e até ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo, algo que as partículas com massa não podem fazer, pelo menos macroscopicamente (os elétrons têm massa e podem experimentar fenômenos de ondas).
Entre os principais fenômenos de ondas que podemos observar na natureza estão reflexão, refração, interferência e difração.
Tanto a luz quanto o som, tão preciosos para os sentidos, comportam-se como ondas e experimentam todos esses fenômenos, dentro das diferenças existentes em suas respectivas naturezas.
Por exemplo, a luz não precisa de um meio material para se espalhar, enquanto o som faz. Além disso, a luz é uma onda transversal (a perturbação é perpendicular à direção em que a onda está se movendo), enquanto o som é uma onda longitudinal (a perturbação e o deslocamento são paralelos).
Tipos de fenômenos de ondas
Apesar de sua natureza diferente, todas as ondas têm os seguintes fenômenos em comum:
Reflexão
Quando as ondas viajam, às vezes encontram limites que separam um meio do outro, por exemplo, um pulso que viaja através de uma corda firmemente presa a uma extremidade.
Quando o pulso atinge o final da corda, ele retorna em grande parte, mas reverte. Diz-se que o pulso passa por reflexão, ou seja, é refletido no limite entre a corda e o suporte.
A inversão do pulso é devida à reação exercida pelo suporte na corda, que por lei de ação e reação tem a mesma direção e magnitude, mas na direção oposta. Por esse motivo, o pulso é revertido ao retornar.
Outra possibilidade é que a corda tenha alguma liberdade na extremidade acoplada, por exemplo, está amarrada a um anel que pode deslizar em uma barra. Portanto, o pulso enviado através da corda não retorna invertido.
De um modo geral, quando uma onda se propaga e atinge o limite que separa duas mídias diferentes, ela experimenta uma mudança de direção. A onda que chega é conhecida como onda incidente, a que retorna é a onda refletida e, se uma parte é transmitida para o outro meio, é conhecida como onda refratada.
O som é uma onda, é por isso que você experimenta reflexão ao falar em uma sala vazia. A luz também é uma onda e podemos vê-la refletindo no espelho, na superfície calma de um lago ou no vitral do arranha-céu da figura 1.
Refração
O fenômeno da refração ocorre quando uma onda passa de um meio para outro, por exemplo, do ar para a água. Uma parte da onda é transmitida para o segundo meio: a onda refratada (veja a figura 2).
Ao tentar agarrar um objeto submerso no fundo de uma fonte ou balde, é muito provável que não o alcance, mesmo que a mão esteja direcionada para onde ele está. E isso ocorre porque os raios de luz mudaram de direção quando passaram do ar para a água, ou seja, experimentaram refração.
Além disso, a velocidade com que as ondas se movem varia de acordo com o meio. No vácuo, as ondas de luz se movem a uma velocidade constante c = 300.000 km / s, mas na água a velocidade diminui para (3/4) ce no vidro ainda mais: a (2/3) c.
A velocidade da luz em um meio depende do seu índice de refração, definido como a razão entre c e a velocidade v que a luz possui no meio:
n = c / v
O fenômeno é análogo a um carrinho de brinquedo que rola sobre um piso duro de cerâmica ou madeira polida e de repente rola sobre um tapete. Não apenas muda de direção, mas também diminui a velocidade.
Absorção
Se a onda encontrar um meio diferente, pode acontecer que toda a energia que transporta produza e sua amplitude se torne zero. Diz-se que a onda foi absorvida.
Interferência
Dois objetos não compartilham seu espaço, no entanto, duas ou mais ondas não têm problema em estar ao mesmo tempo no mesmo ponto no espaço. Esse comportamento é exclusivo para eles.
Isso acontece toda vez que duas pedras são jogadas na água simultaneamente, são produzidos padrões de ondas independentes que podem se sobrepor e gerar uma onda resultante.
A amplitude da onda resultante pode ser maior ou menor que a das ondas interferentes, ou elas podem simplesmente se cancelar. Neles, o princípio da superposição é cumprido .
Para ondas, o princípio de superposição afirma que a onda resultante é igual à soma algébrica dos deslocamentos das ondas interferentes (pode ser mais de dois).
Se as ondas estiverem em fase, o que significa que seus vales e cordilheiras estão alinhados, resulta uma onda com o dobro da amplitude. Isso é conhecido como interferência construtiva .
Por outro lado, quando a crista de uma onda se sobrepõe ao vale de outra, elas se contrapõem e a amplitude da onda resultante diminui ou se torna nula. Esse efeito é chamado de interferência destrutiva .
Depois de interagir, as ondas continuam a caminho como se nada tivesse acontecido.
Difração
Este fenômeno é típico das ondas; nela, a onda é desviada e distorcida ao encontrar um obstáculo no caminho da onda ou um espaço entre eles. O efeito é significativo quando o tamanho do obstáculo é comparável ao do comprimento de onda.
As ondas seguem o princípio de Huygens, que afirma que cada ponto do meio se comporta, por sua vez, como um foco que emite ondas. Como um meio possui um número infinito de pontos, a sobreposição de todos fornece a frente da onda.
Quando atinge uma abertura do tamanho do comprimento de onda, os focos na frente da onda conseguem interferir entre si e a onda se deforma.
A difração do som é fácil de apreciar, pois seu comprimento de onda é comparável ao dos objetos que nos cercam, enquanto o comprimento de onda da luz é muito menor e, consequentemente, a difração requer obstáculos muito pequenos.
Na imagem a seguir, temos uma frente de onda plana, que se move verticalmente para baixo para encontrar uma abertura em uma parede.
À esquerda, o comprimento da onda incidente é muito menor que o tamanho da abertura e a onda dificilmente se deforma. Por outro lado, na figura à direita, o comprimento de onda é comparável em tamanho ao da abertura e, ao sair dela, a onda se curva consideravelmente.
Exemplos de fenômenos de ondas
– Ouvir música e conversar em outra sala deve-se à difração do som quando você encontra aberturas como portas e janelas. As baixas frequências são melhores nisso do que as altas, e é por isso que o trovão distante ronca muito mais alto do que o trovão próximo, que é percebido mais como uma breve explosão.
-As miragens se devem ao fato de partes do ar apresentarem diferentes índices de refração, devido à densidade desigual.
Isso faz com que o céu e objetos distantes pareçam refletir sobre uma superfície líquida inexistente no deserto ou em uma estrada quente. As refrações sucessivas da luz nas camadas irregulares da atmosfera são o que cria esse efeito.
-Não é possível ver objetos menores que o comprimento de onda da luz com o qual eles estão iluminados. Por exemplo, os vírus são menores que os comprimentos de onda visíveis e, portanto, não podem ser vistos em um microscópio comum.
-A fração nos faz ver o Sol logo antes de ele nascer (ou se pôr ). Nesses momentos, os raios do sol atingem obliquamente a atmosfera e a mudança no meio é responsável por dobrá-los e desviá-los.
Assim, podemos ver o rei das estrelas antes que ele realmente esteja acima do horizonte ou continuar a vê-lo logo acima do horizonte, quando na verdade ele já passou abaixo.
Referências
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- Figueroa, D. 2005. Série: Física para Ciências e Engenharia. Volume 7. Ondas e física quântica. Editado por Douglas Figueroa (USB).
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- Rex, A. 2011. Fundamentos de Física. Pearson.
- Sears, Zemansky. 2016. Física Universitária com Física Moderna. 14 th . Ed. Volume1.
- Wikipedia. Refração atmosférica. Recuperado de: fr.wikipedia.org.