O que são ondas?
Imagine ir à praia. Você olha para o oceano e vê boias flutuando à distância, amarrando áreas seguras para nadar. Um grupo de adolescentes toca música de uma caixa de som à distância e você pode ouvi-la fracamente acima do vento que passa por seus ouvidos. O sol aquece sua pele em contraste com a água fria batendo em seus pés.
Este dia perfeito na praia não é apenas uma grande lembrança do verão, é um excelente exemplo de muitos tipos de ondas. Você provavelmente pode reconhecer as ondas no oceano imediatamente, mas também há mais exemplos neste cenário. O som é um tipo de onda, e tanto o ruído do boombox quanto o vento criam ondas sonoras. Você pode se surpreender ao saber que a luz do Sol também é um tipo de onda.
As ondas são simplesmente a transferência de energia através do espaço. Existem dois tipos principais de ondas, mecânicas e eletromagnéticas. Hoje, vamos revisar o que são cada um dos tipos de ondas e como elas se movem no espaço.
Ondas mecânicas
Todos os tipos de sons, incluindo música e linguagem falada, assim como as ondas do mar em nosso cenário são exemplos de ondas mecânicas . Ondas mecânicas se movem por meio de um meio ou substância. As ondas sonoras se movem pelo ar e as ondulações em uma lagoa se movem pela água.
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No entanto, o meio não precisa ser um líquido ou gás. As ondas mecânicas também se propagam através dos sólidos. Imagine em pé perto de uma linha de trem. Conforme o trem se aproxima, você pode ver os trilhos chacoalharem com o movimento do trem. Se você colocar seu ouvido perto, você pode até ouvir as vibrações. Este é um tipo de onda mecânica. As vibrações do trem transferem energia para os trilhos de metal. A energia faz com que as trilhas de metal se movam, com as partículas dentro do metal ricocheteando umas nas outras, propagando a onda. Eventualmente, a onda chega até você e você interpreta as vibrações como som.
As ondas mecânicas devem se mover através de um meio, como trilhas de metal, ar ou água. Eles não podem viajar através de um vácuo como o espaço. É por isso que não há som no espaço sideral. Você deve ter partículas para transferir energia, portanto, sem partículas, não pode haver ondas mecânicas e, portanto, nenhum som.
Ondas eletromagnéticas
Preparando-se para estudar para o exame de física, você precisa obter um pouco de luz ligando a luminária de sua mesa. Você também vai precisar de um lanche, por isso esquenta algumas sobras no micro-ondas. Por último, você deseja verificar suas mensagens de texto pela última vez em seu telefone para que possa guardá-las na próxima hora. Você pode se surpreender ao saber que todas essas atividades, não apenas a lâmpada, envolvem ondas eletromagnéticas .
As ondas eletromagnéticas são ondas de luz, mas não incluem apenas a luz visível que podemos ver. As ondas de luz vêm em todas as formas, dependendo da extensão dos picos das ondas. As ondas de rádio são usadas para propagar sinais no rádio AM. As microondas são usadas para aquecer nossa comida e para propagar as ondas de que precisamos para o serviço de telefonia celular. Do outro lado do espectro, os raios X são usados na medicina e os raios gama com uso intensivo de energia para esterilizar nossos alimentos.
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As ondas eletromagnéticas propagam a energia para frente, mas não usam um meio. É por isso que a luz pode chegar à Terra vinda do sol. Se as ondas eletromagnéticas fossem mecânicas, não haveria luz, calor ou vida na Terra!
Formas
As ondas se propagam em diferentes formas, dependendo se são mecânicas ou eletromagnéticas. No entanto, em todas as ondas a energia viaja para a frente e, apesar da forma da onda, o meio sempre retorna ao seu ponto de partida. A matéria não viaja para a frente em uma onda. As ondas mecânicas têm três formas distintas, enquanto as ondas eletromagnéticas têm apenas uma.
Onda longitudinal
A primeira forma é chamada de onda longitudinal . Em uma onda longitudinal, as partículas se movem de um lado para o outro. As partículas se movem horizontalmente, comprimindo-se. Aqui, as partículas transferem energia para a frente na onda. Então, as partículas se espalham e a energia continua a se mover através da onda dessa maneira.
Para entender como uma onda se propaga longitudinalmente, imagine esticando-o entre as mãos. Empurre uma mão na outra, e você verá o movimento furtivo para frente e para trás horizontalmente. Esta é uma onda longitudinal.
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Onda transversal
A segunda forma que uma onda mecânica pode ter é uma onda transversal . As ondas eletromagnéticas também são ondas transversais, exclusivamente; eles nunca são longitudinais. Em ondas transversais, as partículas se movem para cima e para baixo, em vez de lado a lado como uma onda longitudinal.
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Imagine segurando o slinky novamente, mas desta vez acene um braço para cima e para baixo. O slinky agora se move verticalmente, mas o movimento ainda é transferido para a outra mão. Este é um exemplo de onda transversal mecânica.
Ondas de Superfície
As ondas de superfície são a terceira forma de ondas mecânicas. Nas ondas de superfície, o meio se move tanto para cima e para baixo quanto para os lados, tornando-o um híbrido entre ondas longitudinais e transversais. Voltando ao nosso cenário original, as ondas do mar são o tipo mais conhecido de ondas de superfície. O meio, a água, tanto se move para cima e para cima, quanto para baixo e para trás, formando um movimento circular na superfície.
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Muitos alunos ficam confusos, no entanto, porque as ondas do mar parecem mover-se para a frente, quebrando perto da costa. O que realmente está acontecendo é que, à medida que as ondas do oceano se aproximam da costa, a água fica mais rasa, fazendo com que a água do fundo do oceano se arraste contra o fundo do oceano. Isso retarda a parte inferior da onda, mas não a parte superior. O topo se move mais rápido, fazendo com que tombe sobre a água no fundo, criando quebras de onda.
Resumo da lição
As ondas são a transferência de energia através do espaço. As ondas podem ser mecânicas , que precisam de um meio para se propagar. As partículas transferem energia fisicamente de um para o outro, seja horizontalmente em uma onda longitudinal , verticalmente em uma onda transversal ou em círculos em uma onda de superfície . As ondas também podem ser eletromagnéticas , que são sempre transversais e não requerem um meio para se propagar, como as ondas de luz viajando pelo espaço.