O que é uma Onda?

e aí não existe um ditado popular famoso que diz que o mundo dá voltas ele significa que bom as coisas mudam e as pessoas que hoje estão se dando bem talvez amanhã se deem mal fisicamente falando esse ditado não faz tanto sentido as coisas que dão voltas na física voltam ao seu estado inicial ou seja existe uma repetição das posições velocidades e propriedades do movimento no geral esses movimentos que se repetem são chamados de movimentos oscilatórios durante o curso já encontramos um tipo de movimento oscilatório bastante importante as órbitas dos planetas e as obras ilustram

bem o tipo de utilidades que podemos dar a movimentos que se repetem que é medir o tempo usamos a periodicidade que significa literalmente a repetição um certo tempo das fases da lua para medir a passagem do dia todos os relógios em algum nível usam alguma força de movimento oscilatório para medir a passagem do tempo antigamente usávamos um pêndulo que é um peso apoiado em uma corda uma barra comprida que oscila por conta da gravidade já os relógios modernos muitas vezes usamos live o que estais como um processo físico que se repete os exemplos mais tradicionais

de movimentos ondulatórios são pêndulos simples e eles envolvem colocar uma bolinha é presa por uma corda de massa desprezível então deslocamos a bolinha para o lado e deixamos ela cair acorda impede que a bolinha caia diretamente para o chão então ela acumula velocidade enquanto cai mas quando chega no limite começa a subir pro outro lado e dessa forma bolinha fica indo de um lado para o outro em um mundo ideal sem atrito forças dissipativas ele ficaria sempre a sempre como todo movimento existem certas quantidades físicas que nós podemos usar para escrever no caso do pêndulo

simples temos o comprimento da corda e a massa da bolinha outra forma de movimento oscilatório seria colocar um peso numa mola da mesma forma que o pêndulo o peso e a cair até a tensão da mola superar a força da gravidade então ele seria puxado para cima e o processo ia se repetir e aqui as quantidades físicas que caracterizam esse sistema seriam a constante elástica da mola e a massa do peso como o capítulo genérica toda forma de movimento pode ser descrito através de força aceleração velocidade e posições mas no caso de movimentos oscilatórios nós

temos uma repetição da situação ou seja o movimento é periódico a cada período de tempo sistema volta sua configuração inicial de força e aceleração ou seja a cada tanto segundos o pêndulo volta ao ponto mais alto de elevação e com isso a mola volta está contra ele é o máximo e tudo se repete por conta disso existem outras quantidades mais convenientes para estudarmos um movimento oscilatório a primeira delas eu acabei de acertar o período ou seja quanto tempo demora para que as coisas se repitam o exemplo do pêndulo simples podemos desenhar a distância da rolinha

até a posição de repouso quando acorda apontar perfeitamente para baixo teremos um gráfico que chamamos de senoidal o que vemos são quase como morros nós temos cristas que são os pontos mais altos o gráfico e vales que são os pontos mais baixos o tempo que demoramos a percorrer a distância entre eu sou dois vales é o que chamamos de período do movimento isso é quanto tempo demoramos para repetir o movimento a altura das cristas em amplitude que é o máximo que a bolinha se afasta da posição média dela e outra quantidade de importante é a

frequência que literalmente é o contrário do período se o período do movimento por de dois segundos a frequência de meio oscilação por segundo ou 0,5 hertz usando a unidade hertz frequência logo nós vamos falar sobre ondas diretamente e vamos ver gráficos bem parecidos com a mesma propriedade mas a diferença fundamental é que nesse caso temos apenas um objeto se movendo que é o pêndulo ou a massa na mola uma onda vai ser a propagação desse movimento oscilatório isso é no caso do som uma porção de ar vai vibrar oscilar e passar a energia da sua

vibração para próxima porção de ar que vibra novamente e passa energia frente a diferença importante aqui em movimento oscilatório é um tipo de movimento de ocorre como um corpo já as ondas são no propagação de energia que os corpos em seu caminho oscilem mas a onda não é o movimento de nenhum objeto individualmente o conceito de onde é amplamente utilizado em diversas áreas da física como o estudo do som no eletromagnetismo óptica e até na mecânica quântica mas uma pergunta é importante é o que exatamente é uma onda talvez a primeira coisa que vem à

sua mente é são as ondas do mar e elas são ondas mas só antes de começarem a quebrar além disso as coisas no marca em três dimensões isso complica tudo nós vamos conversar com conceitos mais simples outra maneira fácil de pensar em uma onda imaginar uma corda em que uma ponta essa presa a uma parede e você pega outra ponta se você sacudida acorda para cima e para baixo é possível observar um pulso se propagando até atingir a parede e em seguida o que acontece é que o pulso volta ele é refletido nesse caso a

direção é para cima e para baixo e a onda anda isso é se propaga para frente e para trás isso é um pedaço da corda sobe e levantado o pedaço seguinte o movimento se propaga pela corda toda mas é como um todo não se move no final da história mas esse exemplo não é uma onda qualquer existem diferentes tipos de onda é essa é uma onda transversal ondas transversais tem essa característica de que a direção de propagação é perpendicular à direção de vibração ou seja o movimento na corda é composto pelos pedaços dela subindo e

descendo mas na onda como um todo se move para a direita a onda esse próprio movimento de subir e descer ela não faz parte da corda mas é esse movimento repetido que atravessa a corda um ótimo exemplo de ondas transversais bastante usadas na física são as ondas eletromagnéticas da mesma maneira nós temos um dizem que a vibração é na mesma direção que a propagação dela e nós chamamos essas ondas de longitudinais um bom exemplo para visualizar as ondas longitudinais é pensar em uma mola e apertar alguns anéis essa mola e observar que esse aperto o

que você fez e a se propagar por ela logo a direção de vibração é a mesma da propagação a onda nesse caso é esse movimento de para o que acontece numa parte pequena da mola mas esse movimento é passado de um pedaço para o outro na mola e essa transmissão do movimento que é a onda se propagando certo esses são alguns exemplos de onda mas como nós podemos definir uma onda de uma maneira mais geral e um sentido bastante amplo uma onda qualquer sinal que se transmite de um ponto a outro de um meio com

velocidade definida existe uma transmissão de informação entre dois pontos distantes sem que haja transporte direto de matéria de um desses pontos a outra ou se quisermos colocar isso de maneira ainda mais direta a onda não é o que está sendo transportado e sim um método com que o transporte acontece vendo esse dias porque é muito importante isso significa que naquele exemplo anterior na corda o sinal é o impulso que você deu na corda que se apresenta com essa distorção na forma da corda e na mola o sinal foi apertada que você deu nela e se

apresenta como a região que a comprimida mudando de posição na mola os exemplos de corda e molas são ondas unidimensionais isso se propagam em apenas uma dimensão agora e se nós tivéssemos mais de uma dimensão você consegue imaginar uma onda bidimensional não é difícil se uma gota d'água cair em um lago o que que acontece nós vamos ter uma perturbação que mais se propagando certo isso é uma onda bidimensional que se desloca na superfície do lago existem também ondas tridimensionais dois exemplos delas estão ao nosso redor o tempo todo ondas sonoras e eletromagnéticas essas ondas

se comportam de maneira similar só que eu invés de mover o ar ou a água em uma dimensão para se propagar ondas demais dimensões se propagam usando o movimento sem mais dimensões uma coisa curiosa que ondas em três dimensões seguem uma regra que já descobrimos o capítulo de gravitação que nós vamos revisitar em eletromagnetismo a intensidade da onda cai com o quadrado da distância isso é um som duas vezes mais longe sua quatro vezes mais baixo ea razão disso tanto na intensidade da força da gravidade quanto e os sons é que a intensidade está relacionada

com a área de uma esfera de raio a distância entre objetos um do som emitindo e de quem está ouvindo e como a área de uma esfera aumenta como quadrado do raio a intensidade da onda ou da força da gravidade diminui com o quadrado desse raio e novamente para estudar algo na física mas precisamos definir propriedades que podemos medir e usar em contas uma onda pode ser definida por sua amplitude frequência e comprimento de onda sendo que a partir dos 2 últimos podemos obter a velocidade de propagação o movimento de uma onda no caso o

ideal senoidal da mesma forma que movimento oscilatório a diferença é que ao invés das grandezas a tratarem na posição de um objeto ela se apresenta no deslocamento que é um da causa quando atravessa um meio como o som atravessando o ar a amplitude a altura máxima que a onda chega no caso da corda isso é a distância do ponto mais alto da onda na corda em relação à posição inicial com a corda reta a amplitude está associada a intensidade da onda isso é no caso da corda é o quanto a altura do sinal varia ele

a onda de som amplitude estaria associado o volume é possível perceber que a onda tem cristas que são os pontos mais altos e vales que são os pontos mais baixos a distância entre duas cristas ou dois vales é o comprimento da onda geralmente medido em metros o tempo que é necessário para onda percorrer esse comprimento é chamado de período e o inverso do período é a frequência a frequência nos diz quantas vezes por segundo uma crista da onda passa por um ponto e nós medimos isso em hertz que é um sobre segundo se nós pegarmos

o comprimento de ondas e multiplicar pela frequência nós temos um número que é medida em metros por segundos a interessante o que mais na física é medida em metros por segundo e você está certa é a velocidade mas que velocidade é essa essa é a velocidade da onda vamos pensar em duas onda se propagando com a mesma velocidade porém com comprimentos de ondas em frequências diferentes o caso de alta-frequência é o equivalente a você sacudir acorda rapidamente o impulso da sua mão fica criando me da onda rapidamente então as crianças ficam mais próximas umas das

outras o que caracteriza uma alta frequência e no caso da frequência mais baixa é quando você sacode acorda mais lentamente os bicos ficam mais afastados uns dos outros observe aqui no mesmo intervalo temporal os picos estão mais próximos para o caso da alta frequência logo o comprimento de um de menor por outro lado no caso de baixa frequência os bicos estão mais distantes então temos o comprimento de onda maior logo existe uma relação direta entre as duas propriedades e a multiplicação entre o comprimento de onda ea frequência resulta na velocidade de propagação da onda alguns

exemplos práticos a propriedade de comprimento de onda e frequência são as ondas eletromagnéticas com comprimento entre 450 e 700 nanometros e são detectadas por nossos olhos como cores 450 é a cor azul e 700 é a vermelha além disso humanos conseguem ouvir sons com frequências de 20 até 20000 hertz por outro lado alca e segue ouvir sons até 40 mil hertz outra propriedade importante das ondas é a fase quando dizemos que duas ondas estão em fase nós queremos dizer que elas estão andando juntas isso é cada ponto de uma corresponde a outra isso nos diz

o com alinhados os picos de uma onda estão com a outra uma analogia para entender o que é fase o que é diferença de fase é pensar em horas e mais especificamente em zonas de horas por exemplo se no brasil são 16 horas na china vão ser 3 horas em nova york vão ser 15 horas se eu perguntasse a que horas são para pessoas em cada localidade ela diria um horário diferente porque mesmo que eu perguntasse para todos no mesmo instante eles respondessem no mesmo instante os seus relógios estão fora de fase uma onda talvez

seja o mais próximo que nós temos de uma energia pura o que onda não é o movimento de um corpo só ela é um movimento que é transmitido por objetos ou pelo ar por exemplo as oscilações na corda envolvem uma parte da corda se levantar mas isso faz com que o a massa da corda começa a se levantar que faz com que o próximo pedaço começa levantar e assim por diante do fim da história acorda volta à sua posição inicial tensionada e parada mas no meio tempo uma onda faz cada pedaço dessa corda se mover

e na média sempre isso que acontece isso fica bastante evidente se acompanharmos com uma única molécula no a se comporta quando uma onda de são passa nós vamos ver aqui no final da história essa molécula de ar vai ter vibrado por um tempo e parado de se mover retornando à sua posição inicial ondas não deslocam objetos elas apenas se propagam através deles causando uma perturbação na passagem e aqui talvez você pense tá mas as ondas do mar quebram e nem empurrão quando fazem isso mas essas ondas do mar não são ondas físicas quando vemos uma

onda quebrar no mar vemos um momento em que lá deixa de ser uma onda o sentido físico e se torna um fluxo de água isso conclui o primeiro vídeo do capítulo de ondas o nosso curso de física básica eu espero vocês no próximo vídeo até lá e aí