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Em fisica , uma onda e uma perturbacao oscilante de alguma grandeza fisica no espaco e periodica no tempo . A oscilacao espacial se caracteriza por seu comprimento de onda , enquanto que o tempo decorrido em uma oscilacao completa e denominado periodo da onda , e e o inverso da sua frequencia . O comprimento de onda e a frequencia estao relacionadas pela velocidade com que a onda se propaga.

Fisicamente, uma onda e um pulso energetico que se propaga atraves do espaco ou atraves de um meio (liquido, solido ou gasoso), com velocidade definida. ^{[ 1 ]} Segundo alguns estudiosos e ate agora observado, nada impede que uma onda magnetica se propague no vacuo ou atraves da materia, como e o caso das ondas eletromagneticas no vacuo ou dos neutrinos atraves da materia, onde as particulas do meio oscilam a volta de um ponto medio mas nao se deslocam. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Exceto pela radiacao eletromagnetica , e provavelmente as ondas gravitacionais , que podem se propagar atraves do vacuo, as ondas existem em um meio cuja deformacao e capaz de produzir forcas de restauracao atraves das quais elas viajam e podem transferir energia de um lugar para outro sem que qualquer das particulas do meio seja deslocada; isto e, a onda nao transporta materia. Ha, entretanto, oscilacoes sempre associadas ao meio de propagacao. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Classificacao das ondas [ editar | editar codigo-fonte ]

Meio de propagacao [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas mecanicas [ editar | editar codigo-fonte ]

Sao ondas que se propagam somente em meios materiais e sao descritas pelas leis de Newton .

Exemplos:

• Ondas oceanicas de superficie , que sao perturbacoes que se propagam atraves da agua (veja tambem surf e tsunami );
• Som se propaga atraves dos gases, liquidos e solidos, que e de uma frequencia detectada pelo sistema auditivo ;
• Onda sismica presente nos terremotos , que podem ser dos tipos S , P e L .

Ondas eletromagneticas [ editar | editar codigo-fonte ]

Sao ondas resultantes da combinacao de um campo eletrico com um campo magnetico . As ondas eletromagneticas se propagam no vacuo com a mesma velocidade: c = 299 792 458 m/s. Diferem das ondas mecanicas por se propagarem sem a necessidade um meio fisico intermediario.

Exemplos:

• Luz ;
• Ondas de radio ;
• Raio x .

Ondas de materia [ editar | editar codigo-fonte ]

Essas ondas sao utilizadas em laboratorio. Sao ondas associadas a eletrons, protons e outras particulas elementares e mesmo a atomos e moleculas. ^{[ 7 ]}

Direcao de vibracao [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas transversais [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas transversais sao aquelas em que a vibracao e perpendicular a direcao de propagacao da onda; exemplos incluem ondas em uma corda e ondas eletromagneticas.

Ondas longitudinais [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas longitudinais sao aquelas em que a vibracao ocorre na mesma direcao do movimento; um exemplo sao as ondas sonoras . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

Direcao de propagacao [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas unidimensionais [ editar | editar codigo-fonte ]

Sao aquelas que se propagam numa so direcao.

Exemplo: Ondas em cordas. ^{[ 10 ]}

Ondas bidimensionais [ editar | editar codigo-fonte ]

Sao aquelas que se propagam num plano ou em uma superficie que possua equipotencial gravitacional, como o oceano, ou superficies com potencial elastico. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

Exemplos: Ondas na superficie de um lago , lagoa ou mar, bexigas cheias d'agua e bolhas d'agua em microgravidade .

Ondas tridimensionais [ editar | editar codigo-fonte ]

Sao aquelas que se propagam em todas as direcoes. ^{[ 10 ]}

Exemplo: Ondas sonoras na atmosfera ou em metais.

Caracteristicas das ondas [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas podem ser descritas usando um numero de variaveis, incluindo: frequencia , comprimento de onda , amplitude e periodo , etc.

Comprimento de onda e numero de onda [ editar | editar codigo-fonte ]

O comprimento e o tamanho de uma onda, a distancia entre dois vales ou duas cristas. E representado pela letra grega lambda (λ). O numero de onda (k) e dado pela seguinte relacao:

${\displaystyle k={\frac {2\pi }{\lambda }}}$.

Amplitude [ editar | editar codigo-fonte ]

A amplitude de uma onda e a medida da magnitude de um disturbio em um meio durante um ciclo de onda. Por exemplo, ondas em uma corda tem sua amplitude expressada como uma distancia (metros), ondas de som como pressao (pascals) e ondas eletromagneticas como a amplitude de um campo eletrico (volts por metro). A amplitude pode ser constante (neste caso a onda e uma onda continua ), ou pode variar com tempo e/ou posicao. A forma desta variacao e o envelope da onda. A amplitude e representada pela letra grega gama (γ).

Frequencia e periodo [ editar | editar codigo-fonte ]

O periodo e o tempo( T ) de um ciclo completo de uma oscilacao de uma onda. A frequencia ( f ) e periodo dividido por uma unidade de tempo (exemplo: um segundo), e e expressa em hertz . Veja abaixo:

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

Quando ondas sao expressas matematicamente, a frequencia angular (ω; radianos por segundo) e constantemente usada, relacionada com frequencia f em:

${\displaystyle f={\frac {\omega }{2\pi }}}$.

Velocidade da onda [ editar | editar codigo-fonte ]

A velocidade de uma onda e descrita pela seguinte equacao:

${\displaystyle v=\lambda \cdot f,}$

onde ${\displaystyle \lambda }$ e o comprimento de onda e ${\displaystyle f}$ a frequencia de onda.

Esta equacao tambem pode ser descrita em termos da frequencia angular e do numero de onda:

${\displaystyle v={\frac {\omega }{k}}.}$

A velocidade de uma onda tambem esta relacionada com as propriedades do meio. As propriedades de massa e elasticidade do meio determinam a velocidade com a qual a onda pode se propagar.

Em uma corda esticada [ editar | editar codigo-fonte ]

${\displaystyle v={\sqrt {\frac {\tau }{\mu }}},}$

onde ${\displaystyle \tau }$ e a tensao na corda (N) e ${\displaystyle \mu }$ e a densidade linear da corda.

Velocidade do som [ editar | editar codigo-fonte ]

${\displaystyle v={\sqrt {\frac {K}{\rho }}},}$

onde ${\displaystyle K}$ e o modulo de elasticidade volumetrico e ${\displaystyle \rho }$ e a densidade volumetrica do meio.

Equacao de Schrodinger [ editar | editar codigo-fonte ]

A equacao de Schrodinger descreve o comportamento ondulatorio da materia na mecanica quantica . As solucoes desta equacao sao funcoes de onda que podem ser usadas para descrever a densidade de probabilidade de uma particula.

Tipos de ondas [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas estacionarias [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas que permanecem no mesmo lugar sao chamadas ondas estacionarias , como as vibracoes em uma corda de violino. Quando uma corda e deformada, a perturbacao propaga-se por toda a corda, refletindo-se nas suas extremidades fixas. A interferencia de duas ondas senoidais iguais que se propagam em sentidos opostos produz uma onda estacionaria, ou seja, uma oscilacao que aparenta nao se mover atraves do material. Os nodos resultam da interferencia (destrutiva) entre a crista e o vale de duas ondas. Nos anti-nodos, onde o deslocamento e maximo, a interferencia da-se entre duas cristas ou dois vales de onda. Cada padrao de oscilacao corresponde a uma determinada frequencia a que se chama um harmonico. As frequencias de vibracao variam com o comprimento da corda e com as suas caracteristicas (material, tensao, espessura), que determinam a velocidade de propagacao das ondas. A frequencia mais baixa a que a corda vibra chama-se frequencia fundamental.

A onda estacionaria de uma corda com extremidades fixas e dada por:

${\displaystyle y(x,t)=[2\gamma \operatorname {sen}(kx)]\cos(\omega t),}$

onde ${\displaystyle \gamma }$ e a amplitude de cada onda.

Ondas senoidais [ editar | editar codigo-fonte ]

Ondas que se movem (nao-estacionarias) tem uma perturbacao que varia tanto com o tempo t quanto com a distancia x e pode ser expressada matematicamente como:

${\displaystyle y(x,t)=\gamma \operatorname {sen}(kx-\omega t+\phi ),}$

onde ${\displaystyle \gamma }$ e a amplitude da onda, ${\displaystyle k}$ e o numero de onda , ${\displaystyle \omega }$ e a frequencia angular e ${\displaystyle \phi }$ e a constante de fase .

Meios de propagacao [ editar | editar codigo-fonte ]

Podemos classificar os meios onde as ondas se podem propagar das seguintes formas ^{[ 15 ]} :

• Meios lineares : se diferentes ondas de qualquer ponto particular do meio em questao podem ser somadas;
• Meios limitados : se ele e finito em extensao, caso contrario sao considerados ilimitados ;
• Meios uniformes : se suas propriedades fisicas nao podem ser modificadas de diferentes pontos;
• Meios isotropicos : se suas propriedades fisicas sao as mesmas em quaisquer direcoes..

Propriedades fisicas [ editar | editar codigo-fonte ]

Todas as ondas tem um comportamento comum em situacoes padroes. Todas as ondas tem as seguintes caracteristicas ^{[ 16 ] [ 17 ]} :

• Reflexao - Quando uma onda volta para a direcao de onde veio, devido a batida em material reflexivo.
• Refracao - Ha mudanca da direcao das ondas, devido a entrada em outro meio. A velocidade da onda varia, pelo que o comprimento de onda tambem varia, mas a frequencia permanece sempre igual, pois e caracteristica da fonte emissora.

• Difracao - O espalhamento de ondas, por exemplo quando atravessam uma fenda de tamanho equivalente a seu comprimento de onda . Ondas com alto comprimento de onda sao facilmente difratadas.
• Interferencia - Adicao ou subtracao das amplitudes das ondas, depende da fase das ondas em que ocorre a superposicao.
• Dispersao - a separacao de uma onda em outras de diferentes frequencias.
• Vibracao - Algumas ondas sao produzidas atraves da vibracao de objetos, produzindo sons. Exemplo: Cordas ( violao, violino, piano, etc.) ou Tubos ( orgao, flauta, trompete, trombone, saxofone, etc.)
• Polarizacao - A onda pode ser polarizada pela utilizacao de um filtro de polarizacao. A polarizacao de uma onda transversal descreve a direcao de oscilacao no plano perpendicular a direcao de propagacao. Ondas nao polarizadas podem oscilar em qualquer direcao no plano perpendicular a direcao de propagacao. Ondas longitudinais, tais como as ondas sonoras, nao apresentam polarizacao. Para estas ondas a direcao de oscilacao e ao longo da direcao de propagacao. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Energia e potencia de uma onda progressiva em uma corda [ editar | editar codigo-fonte ]

Quando produzimos uma onda em uma corda esticada, fornecemos energia para que a corda se mova. A medida que a onda se propaga, essa energia e transportada como energia cinetica e energia potencial elastica. ^{[ 7 ]}

Energia cinetica

Um elemento de massa dm , oscilando transversalmente em um movimento harmonico simples enquanto a onda passa por ele, possui energia cinetica associada a sua velocidade transversal. Quando o elemento passa pela posicao y = 0, a velocidade transversal e maxima e, consequentemente, a energia cinetica tambem e maxima. Quando o elemento esta na posicao mais alta (y = y _max ), a velocidade transversal e nula e, assim, a energia cinetica tambem se torna nula.

Energia potencial elastica

A energia potencial elastica em uma corda esta associada as variacoes de comprimento. Uma corda inicialmente reta sendo atravessada por uma onda senoidal sofre deformacoes. Ao oscilar transversalmente, um elemento da corda dx aumenta e diminui de comprimento periodicamente para assumir a forma de uma onda senoidal. Quando o elemento esta na posicao y = y _max , seu comprimento e o valor de repouso dx e, portanto, a energia potencial elastica e nula. Ja em y = 0, seu alongamento e maximo e, consequentemente, sua energia potencial elastica tambem e maxima.

Transporte de energia

Quando a onda se propaga ao longo da corda, as forcas associadas a tensao da corda realizam trabalho continuamente para transferir energia das regioes com energia para as regioes sem energia. Ao produzirmos uma onda ao longo do eixo x, em uma corda esticada, fazendo-a oscilar continuamente, fornecemos energia para o movimento e alongamento da corda; quando as partes da corda se deslocam perpendicularmente ao eixo x, adquirem energia cinetica e energia potencial elastica. Quando a onda passa por partes que estavam anteriormente em repouso, a energia e transferida para essas partes. Assim, dizemos que a onda transporta energia ao longo da corda.

Taxa de transmissao de energia

A taxa media com a qual a energia cinetica e transportada e

${\displaystyle {\frac {dK}{dt}}=\left({\frac {1}{4}}\right)\mu \upsilon \omega ^{2}(y}$^max) ${\displaystyle ^{2}}$

A energia potencial elastica tem a taxa media de transmissao dada pela mesma equacao utilizada para a taxa media de transporte da energia cinetica.

A potencia media, que e a taxa com a qual as duas formas de energia sao transmitidas pela onda e dada por

${\displaystyle P_{media}=2{\frac {dK}{dt}}}$

• 

Ver tambem [ editar | editar codigo-fonte ]

Outros projetos Wikimedia tambem contem material sobre este tema:
	Definicoes no Wikcionario
	Imagens e media no Commons

• Atenuacao
• Efeito Doppler
• Onda estacionaria
• Equacao da onda
• Acustica

Referencias

Ligacoes externas [ editar | editar codigo-fonte ]

• O que e uma onda? Astronoo

• Portal da ciencia
• Portal da fisica

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