Resumo Teórico – Conceitos básicos de Ondulatória

Resumo Teórico – Conceitos básicos de Ondulatória

Neste resumo, veremos conceitos básicos de Ondulatória, assunto importantíssimo para muitos vestibulares!

Nos últimos anos, sempre há pelo menos uma questão de ondulatória nas provas de 1ª fase da Unesp, da Unicamp e da Fuvest e pelo menos duas questões no ENEM.

1. Definições:

Pulso: Perturbação física que se propaga transportando energia sem transportar matéria.

Definição de Pulso

Onda: É uma sucessão ininterrupta de pulsos.

Definição de Onda

2. Partes de uma onda:

Crista: Ponto mais elevado de uma onda.

Vale: Ponto mais baixo de uma onda.

Eixo: Reta horizontal que atravessa a onda passando pelo meio.

Partes de uma onda

3. Grandezas ondulatórias:

  • Amplitude (A): Distância vertical entre a crista e o eixo ou entre o vale e o eixo.

Amplitude de uma onda

  • Comprimento de onda (λ): Distância horizontal de qualquer parte da onda até onde inicia-se a sua repetição, ou seja, tamanho horizontal de um ciclo completo.

Comprimento de onda

  • Fase ou defasagem (ϕ):  Alteração angular na equação de formação da onda, ou seja, a onda sofre um deslocamento na horizontal sem alterar o comprimento de onda.

Fase ou defasagem (as ondas acima possuem o mesmo comprimento de onda, mas fases diferentes)

  • Período (T):  Tempo de ocorrência de um ciclo ou tempo para a onda percorrer um comprimento de onda.
  • Frequência (f):  Número de ciclos completos em um tempo fixo.

Definição de frequência

Observações:

I) A unidade de frequência é sempre a unidade de tempo elevado a (-1), portanto não existe uma unidade fixa de frequência.

II) Se o período (T) for dado em segundos, então a unidade de frequência é r.p.s. (rotações por segundo) que é mais conhecido como Hz (hertz).

III) Na mecânica, quando se estuda movimento circular, é muito comum aparecer a unidade de frequência como sendo r.p.m. (rotações por minuto).

  • Relação entre Frequência (f) e Período (T):

A equação a seguir mostra a relação existente entre frequência e período:

f=\frac{1}{T}

4. Equação fundamental da ondulatória:

A Equação Fundamental da Ondulatória aborda o cálculo do valor da velocidade de translação de uma onda. Ela é deduzida a partir da definição de velocidade vista em cinemática (v = ∆S/∆t) quando restrita a apenas um ciclo de onda, de modo que a equação é dada por:

v=\frac{\lambda }{T}

Se trocarmos o período pela frequência, tem-se o formato mais famoso de tal equação:

v=\lambda \cdot f

5. Classificações:

a) Quanto à direção de propagação:

  • Transversal: a onda originou-se através de uma pertubação que ocorreu na direção perpendicular ao eixo.

Onda Transversal

  • Longitudinal: a onda originou-se através de uma pertubação que ocorreu na direção paralela ao eixo.

Onda Longitudinal

b) Quanto à natureza:

  • Mecânica: a onda necessita de um meio material para se propagar. Exemplos: ondas sonoras, ondas em uma corda de instrumento musical.
  • Eletromagnética: a onda NÃO necessita de um meio material para se propagar.

Espectro de ondas eletromagnéticas – Fonte: depositphotos

c) Quanto à dimensão:

  • Unidimensional: a onda necessita de uma só dimensão espacial para se propagar.

    Onda Unidimensional

  • Bidimensional: a onda necessita de duas dimensões espaciais para se propagar.

Onda bidimensional – Fonte: depositphotos

Representação de uma onda bidimensional em um plano

  • Tridimensional: a onda necessita das três dimensões espacias para se propagar.

Onda Tridimensional – Fonte: cena do filme “X-Men: Primeira Classe” (Marvel)

d) Observações importantes:

I) Os diversos tipos de classificações não são excludentes, ou seja, uma onda possui uma classificação quanto à direção de propagação que possui, mas isso não impede dela ter uma classificação quanto a natureza ou quanto a dimensão.

II) Devido à sua importância, é bom ter ciência de que a onda sonora é classificada como onda longitudinal, mecânica e tridimensional.

6. Exercício de aplicação de conceitos básicos de Ondulatória

(UNESP 2016 – Questão 82) Uma corda elástica está inicialmente esticada e em repouso, com uma de suas extremidades fixa em uma parede e a outra presa a um oscilador capaz de gerar ondas transversais nessa corda. A figura representa o perfil de um trecho da corda em determinado instante posterior ao acionamento do oscilador e um ponto P que descreve um movimento harmônico vertical, indo desde um ponto mais baixo (vale da onda) até um mais alto (crista da onda).

Unesp 2016

Sabendo que as ondas se propagam nessa corda com velocidade constante de 10 m/s e que a frequência do oscilador também é constante, a velocidade escalar média do ponto P, em m/s, quando ele vai de um vale até uma crista da onda no menor intervalo de tempo possível é igual a

A) 4

B) 8

C) 6

D) 10

E) 12

Para saber a resposta, acesse o Gabarito Oficial da Vunesp

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Professor de Física desde 2008, quando ainda cursava Engenharia Civil na Escola Politécnica da USP, vindo a graduar neste curso em 2013 e posteriormente fazer licenciatura em Física. Lecionou em renomados cursinhos de São Paulo e de São José dos Campos, sendo responsável por várias aprovações em cursos concorridos no Brasil. Ao longo dos 10 anos de carreira passou a acompanhar as mudanças nos vestibulares das estaduais paulistas (Fuvest, Unicamp, Unesp, Famema e Famerp) e no ENEM sendo grande conhecedor de tais concursos. Atualmente é professor de física em todos os anos do Ensino Médio e professor do Kuadro.

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