Ondulatória: propriedades de uma onda

Aprenda a identificar os tipos de ondas e entenda como é possível se beneficiar delas! Estude com o Curso Enem Gratuito!

Venha ser um “big rider” nas ondas da física para gabaritar as questões de ondulatória na prova de Ciências da Natureza. É agora que começa o seu drop nas questões de ondulatória!

Vamos aprender como identificar os mais variados tipos de ondas que nos cercam e sobre como podemos nos beneficiar delas, seja para prática do surfe de ondas mecânicas, no mar, ou então puro entretenimento nas ondas eletromagnéticas pela web. Vem com a gente e revise Física para detonar as questões do Enem!

Se você já foi à praia deve saber o quanto é ruim ficar exatamente na região onde acontece o que se chama de arrebentação das ondas, não é mesmo? No entanto, essa é a região preferida dos surfistas, pois é o local onde o inesperado acontece, saltos, tubos e caldos, não necessariamente nessa ordem. Porém você muito provavelmente também sabe que a melhor parte da água pra se ficar e relaxar é após a arrebentação.

Neste post você vai entender porque é mais tranquilo ficar nessas regiões e porque a onda que passa por nós naquela região não é capaz do nos arrastar até a areia. Identificaremos também os tipos de ondas existentes e listaremos suas características com relação a sua natureza até sua velocidade bem como sua utilidade.

ondulatória - ondas

Na praia geralmente ficamos posicionados em um ponto longe da arrebentação para que tenhamos uma tranquilidade maior ao tomarmos aquele banho de mar. Ali também é o ponto escolhido pelos surfistas que estão à espera da onda perfeita, aquela que rende altas fotos, manobras e tubos.

Aqui vemos a primeira característica, talvez a principal de uma onda, que diz o seguinte: uma onda não transporta matéria, e sim energia! Isso fica perfeitamente exemplificado quando os surfistas sentados sobre sua prancha percebem as ondas passando por eles e não são levados até a areia.

E você agora deve estar se perguntando sobre as ondas que levam os surfistas ou banhistas até a praia… Bom, quando a onda atinge o estágio onde se diz que ela “quebrou”, ela deixa de ser considerada uma onda, e a forma dela nos permite entendê-la como um plano inclinado (caso você não se lembre desse conteúdo, dê uma olhada na dica a seguir) onde o surfista vai deslizar enquanto a água vai constantemente de deslocando sob a base da prancha. Mas, essa representação é assunto para outro post, vamos hoje concentrar nossas atenções nas ondas enquanto elas ainda não quebraram, também conhecidas como marolas.

Uma onda pode ser de duas naturezas: mecânicas e eletromagnéticas. As ondas mecânicas são aquelas ondas que precisam de um meio material para estabelecer sua propagação, são ondas na água, sonoras (ondas de pressão) ou ainda em cordas como nos instrumentos musicais, já as ondas eletromagnéticas não exigem um meio material para se propagar, são ondas criadas por meio de campos elétricos e magnéticos que se alternam favorecendo a propagação dos pulsos de energia, são exemplo de ondas eletromagnéticas as ondas de sinais de rádio e comunicação em geral, micro-ondas e até a luz que vem do sol (Sim, a luz é um tipo de onda!).

ondulatória - campo elétrico
Ondas eletromagnéticas, criadas pela variação do campo elétrico em vermelho, e também do campo magnético em azul.
ondulatória - comprimento
Espectro de ondas eletromagnéticas, com seus parâmetros de comprimento de onda e frequência.

Por esses motivos, quando você foi ver o filme Gravidade, não ouvia nada do que acontecia ao redor das personagens quando estavam fora da estação espacial, pois no espaço não existe um meio material que permita ao som, uma onda mecânica, se propagar até chegar ao ouvido de uma pessoa, enquanto as ondas de luz (eletromagnéticas) originadas no Sol chegam até a superfície terrestre atravessando toda a imensidão do espaço.

Sendo assim vamos caracterizar uma onda genérica para fica mais fácil de entendermos os seus parâmetros.

ondulatória - elementos
Elementos de uma onda

Na imagem são destacados alguns pontos importantes tais como: Amplitude (A) que é a altura da onda em relação à superfície onde ela se propaga, cristas e vales são os nomes dados respectivamente aos pontos mais altos e mais baixos da onda, nó (N) é a região onde não a propagação de energia, esse ponto da onda permanece ao nível da superfície, e por fim o comprimento de onda (λ) que caracteriza a distância entre duas cristas, dois vales ou então três nodos.

Uma onda como a apresentada é dita periódica quando de tempos em tempos descreve as mesmas características. Com isso definimos os conceitos de período e de frequência.

Período: tempo que uma crista ou vale leva para se repetir, é o tempo entre a passagem de dois desses elementos (crista ou vale).

Frequência: quantidade de vezes que uma crista ou vale, passa por um ponto em um determinado tempo.

Perceba então que essas duas grandezas são inversas, uma mede o tempo que um evento leva pra se repetir (passagem de uma crista/vale) enquanto a outra mede a quantidade de eventos que acontece (passagem de uma crista/vale) em um intervalo de tempo.

ondulatória - tempo

Definições de período (T) e frequência (f).Uma relação extremamente importante é a que descreve a velocidade de propagação de uma onda, se você buscar na sua memória, a caixa que guarda os aprendizados sobre mecânica, certamente se lembrará da definição de velocidade:

ondulatória - variação
Definição de velocidade (v), deslocamento (delta S) divido pelo intervalo de tempo (delta t).

Para uma onda podemos nos utilizar também essa mesma relação, entendendo como o deslocamento da onda o comprimento de onda, que seria a distancia que uma crista/vale desenvolverá até se repetir. Já para o tempo podemos usar a noção de período e a relação fica escrita das seguintes formas:

ondulatória - equação
Equação da velocidade (v) de uma onda, em função dos parâmetros comprimento de onda (λ), período (T) e frequência (f).

Não esqueça: Todas as unidades mencionadas são padrões do sistema internacional de unidades (S.I.)

Você talvez conheça mais a segunda equação, no entanto se você lembrar que, período e frequência, são grandezas inversas podendo então utilizar qualquer uma das duas fórmulas sem problema algum, tomando apenas do devido cuidado para não confundir o nome de cada grandeza.

Você pode complementar seu estudo sobre ondulatória com essa videoaula gratuita do prof. Terra, do Canal Stoodi:

Exercícios sobre ondulatória:

Questão 01) O som do rádio chega até nós, codificado nas ondas eletromagnéticas emitidas pelas antenas das emissoras. Sabendo que 1 MHz é igual a 106 Hz e considerando a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no ar igual a 3,0 108 m/s, o comprimento de onda e o período das ondas emitidas por uma emissora de rádio que opera com frequência de 100 MHz são, respectivamente,

a) 1,0 m e 1,0 10–8

b) 1,0 m e 3,0 10–8

c) 3,0 m e 1,0 10–6

d) 3,0 m e 3,0 10–6

e) 3,0 m e 1,0 10–8

Questão 02) A frequência cardíaca de um atleta, medida após uma corrida de 800 m, era de 90 batimentos por minuto.

Essa frequência, expressa em Hertz, corresponde a

a) 1,5

b) 3,0

c) 15

d) 30

e) 60

GABARITO:

1)  E               2)  A

Sobre o(a) autor(a):

Os textos e exemplos acima foram preparados pelo professor Marcelo Alves para o Blog do Enem. Marcelo cursou licenciatura em física pela Universidade Federal de Santa Catarina. Leciona Física em escolas da Grande Florianópolis desde 2015. Facebook: https://www.facebook.com/luizlma