Ondas Mecânicas

Venha revisar com a gente e entenda o conceito de ondas mecânicas, como se classificam e o porquê de se propagarem no espaço.

O que são ondas mecânicas? Como se classificam quanto a vibração? Como se classificam quanto a direção de propagação? Como calcular sua velocidade? Vem revisar isso e muito mais para mandar bem em Física no Enem e nos vestibulares quando o assunto for ondas mecânicas!

O que são ondas mecânicas?

Ondas mecânicas são perturbações em um meio material onde se propagam. Isto é, diferentemente das ondas eletromagnéticas, as ondas mecânicas precisam de matéria para se propagarem. Portanto, não se propagam no vácuo. Sua propagação envolve apenas o transporte de energia cinética e potencial e depende da elasticidade do meio.

Alguns exemplos de ondas mecânicas:

  • Cordas de um violão,
  • Ondas do mar,
  • Ondas de um rádio,
  • Movimento de molas,
  • Movimento de placas tectônicas,
  • Pedra quando jogada na água.

As ondas mecânicas transportam apenas energia e não matéria. Essa é a teoria aceita e seguida pela física e por todos.

Você pode realizar o experimento abaixo para entender melhor o conceito. Imagine você bem próximo a uma lagoa colocando sobre a água uma rolha e depois jogando uma pedra a uns dois metros de distância.

Observará que a pedra caindo na água, fará surgir ondas e estas passarão pela rolha seguindo sua direção normalmente. Observará que a rolha subiu e desceu quando a onda passou por ela. Portanto a matéria não foi transportada pela onda e sim, apenas energia. Observe as figuras abaixo.

experimento de ondas mecânicas
Imagem 1: Desenho esquemático do experimento sugerido acima.

Primeiro observe que a onda se movimenta com sentido para a esquerda ok?

Na figura I você verifica que a onda apenas se aproxima da rolha, sem encostar nela.

Na figura II, a onda atinge a rolha, fazendo ela subir.

Na figura III, a onda passa por ela, fazendo a rolha descer em sua posição inicial.

Classificação das Ondas Mecânicas

As ondas mecânicas podem ser classificadas quanto direção de propagação e direção de vibração:

Quanto a direção de propagação:

  • Unidimensionais: ondas que se propagam em apenas uma direção, como as ondas em cordas e molas esticadas;
  • Bidimensionais: são aquelas que se propagam por uma superfície, como as águas em um lago quando se joga uma pedra;
  • Tridimensionais: são capazes de se propagar em todas as dimensões, como a luz e o som.

Quanto a direção de vibração:

  • Transversais: são as que são causadas por vibrações perpendiculares à propagação da onda. Como, por exemplo, em uma corda.

    ondas mecânicas transversais
    Pulso dano para cima e para baixo e propagação ocorrendo na horizontal.
  • Longitudinais: são ondas causadas por vibrações com mesma direção da propagação, como as ondas sonoras.
ondas mecânicas longitudinais
Pulso dado para esquerda e direita e propagação ocorrendo para esquerda e para direita.
  • Circulares: É uma mistura de ondas transversais e longitudinais, por exemplo ondas de superfície, exemplo água.
Como calcular a velocidade de uma onda mecânica?

A velocidade com que as ondas mecânicas se propagam depende muito de duas propriedades do meio em que é transportada, a densidade e a elasticidade.

O cálculo da velocidade também tem que considerar o período (T) de seu movimento e o comprimento da onda (λ)

O período é o tempo que a onda leva para completar uma ondulação ou uma onda completa, enquanto seu comprimento, é a distância que a onda percorre durante um período.

Assim para calcular a velocidade de uma onda mecânica, utilizamos a seguinte expressão:

Sendo,

V = velocidade

λ = Comprimento de onda

T = Período do movimento

Lembre-se que você também pode usar a expressão abaixo que relaciona o período com a frequência do movimento.

Vamos ver um exemplo?

As antenas das emissoras de rádio emitem ondas eletromagnéticas que se propagam na atmosfera com a velocidade da luz (3,0×105 km/s) e com frequências que variam de uma estação para a outra. A rádio CBN emite uma onda de frequência 90,5 MHz. Determine seu comprimento de onda.

Dados:

Frequência da onda 90,5 MHz = 90.5 x 106 Hz

Velocidade da luz = 3,0×105 km/s = 3.0 x 108 m/s

Resolução:

Vamos utilizar a equação e

Você pode revisar esse assunto assistindo aos vídeos:

10 exercícios sobre ondas mecânicas

 

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Sobre o(a) autor(a):

Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.