O que é uma onda?
Uma onda é uma vibração no espaço e no tempo que continua em um padrão repetitivo. As ondas transferem energia de um lugar para outro. Os exemplos incluem ondas de água, ondas sonoras, ondas de luz e ondas sísmicas. Você pode fazer uma onda sacudindo-o para frente e para trás.
Qualquer vibração oscilante é uma onda. Quer percebamos ou não, estamos rodeados por ondas todos os dias, o que torna muito importante compreendê-las. Na lição de hoje, exploraremos os componentes e parâmetros das ondas. Também falaremos sobre os vários tipos de ondas que existem no mundo e como as classificamos.
Componentes e parâmetros de ondas
As ondas têm vários recursos ou componentes identificáveis. Eles também têm vários parâmetros que você pode medir. Vamos examinar alguns dos mais importantes. Primeiro, dê uma olhada nesta imagem de uma onda:
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Ondas como essa têm altos e baixos. O pico é como o topo da colina, enquanto a depressão é como a base da colina. As ondas também têm amplitudes , que é uma medida da altura de uma onda acima da linha central, também conhecida como posição de repouso .
A última característica identificável de uma onda é seu comprimento de onda , ou o comprimento da onda da esquerda para a direita. Você o calcula medindo de um pico ao próximo pico, de uma calha à próxima calha, bem como de qualquer ponto até que um ciclo completo tenha terminado. O comprimento de onda é uma distância, por isso é medido em metros. Porém, tenha cuidado: você só pode marcar o comprimento de onda em um diagrama se o gráfico tiver um eixo xe um eixo y, que transmite a imagem de uma onda em um instante no tempo.
Ao rotular os recursos de uma onda, você obtém um diagrama como este:
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Existem também outros parâmetros de ondas que podemos medir. Por exemplo, podemos medir o período de tempo, frequência e velocidade da onda. Para fazer isso, precisamos representar graficamente a relação entre posição e tempo, conforme mostrado abaixo:
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Neste caso, estamos observando como uma onda se move em uma dimensão específica durante um período de tempo. Agora, o que era mostrado anteriormente como comprimento de onda agora é o período de tempo , ou o tempo que leva para uma onda completa passar. Depois de saber o período de tempo de uma onda, podemos descobrir sua frequência.
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A frequência é o número de ondas que passam a cada segundo, medido em hertz. Você pode calculá-lo encontrando o recíproco do período de tempo. Por exemplo, se o período de tempo for 0,5 segundo, você sabe que duas ondas passam a cada segundo: 0,5 + 0,5 = 1 segundo. Para verificar sua resposta, calcule o recíproco de 0,5: 1 / 0,5 = 2 hertz.
Por último, podemos calcular a velocidade da onda , que é o comprimento de onda dividido pelo período de tempo, e medir a velocidade com que a onda se move no espaço:
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Tipos de ondas
Agora que descobrimos todos os componentes e parâmetros, vamos examinar os diferentes tipos de ondas. Podemos classificar as ondas de algumas maneiras diferentes:
- Médio vs. sem meio
- Transversal vs. longitudinal
- Viagens vs. ondas estacionárias.
A maioria das ondas precisa de um meio ou material para viajar. Por exemplo, as ondas sonoras precisam de ar, enquanto as ondas de água precisam de água. No entanto, existem algumas exceções: ondas eletromagnéticas como luz, ultravioleta, infravermelho, rádio e outras ondas. Ondas como essas podem viajar pelo vácuo do espaço e não precisam de um meio.
Algumas ondas são transversais e outras longitudinais. Uma onda transversal é aquela que vibra a 90 graus na direção do movimento, criando a forma de onda tradicional que vimos em nossos diagramas anteriores. Em comparação, as ondas longitudinais vibram paralelamente à direção do movimento, criando áreas com alta densidade de partículas e áreas com baixa densidade de partículas. Isso é como pegar um furador e, em vez de movê-lo de um lado para o outro, enviar um pulso através dele. Experimente se não tiver certeza!
Em uma onda longitudinal, o pico é chamado de compressão , enquanto a depressão é chamada de rarefação . Um exemplo de onda longitudinal é o som; exemplos de ondas transversais incluem ondas de luz e água.
Por último, temos as ondas móveis e estacionárias. Uma onda viajante se move de um lugar para outro, como uma onda d’água. Uma onda estacionária ocorre quando duas ondas viajantes se cruzam, criando um padrão de salto para cima e para baixo, como este:
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Aqui, parece que a onda está permanecendo no lugar, em vez de se mover para a esquerda ou direita.
Resumo da lição
Uma onda é uma vibração no espaço e no tempo que continua em um padrão repetitivo. As ondas transferem energia de um lugar para outro. As ondas têm altos e baixos . Eles também têm amplitudes , ou uma medida de quão alta a onda está acima da posição de repouso , e comprimentos de onda , ou uma medida de uma onda da esquerda para a direita, pico a pico ou vale a vale.
As ondas também têm períodos de tempo, frequências e velocidades de onda. Medir de pico a pico ou de vale a baixo em um gráfico de posição-tempo fornece o período de tempo , que é o tempo que leva para uma onda completa passar. Frequência é o número de ondas que passam a cada segundo, calculado encontrando o recíproco do período de tempo. A velocidade da onda é o comprimento de onda dividido pelo período de tempo.
Existem algumas ondas diferentes de ondas classificatórias: ondas médias vs. não médias, transversais vs. longitudinais e ondas móveis vs. estacionárias. As ondas eletromagnéticas não precisam de um meio, mas outros tipos de ondas precisam. Ondas transversais , como ondas de luz ou água, vibram a 90 graus na direção do movimento. As ondas longitudinais , como o som, vibram paralelamente à direção do movimento e têm um pico denominado compressão e uma depressão denominada rarefação . As ondas viajantes se movem de um lugar para outro, enquanto as ondas estacionárias pelo menos parecem apenas saltar para cima e para baixo.