O que mede o número de oscilações de uma onda por unidade de tempo?

As ondas periódicas são formadas por pulsos com período constante. Embora a perturbação do meio seja propagada por ele todo, se selecionarmos um único ponto da onda, perceberemos que ele permanecerá no mesmo local durante o movimento. Como qualquer onda, as periódicas possuem crista, vale, frequência, comprimento de onda, período e velocidade de propagação.

Leia também: 5 coisas que você precisa saber sobre ondas

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre ondas periódicas
• 2 - O que são ondas periódicas?
• 3 - Classificação das ondas periódicas
  • → Classificação das ondas periódicas quanto à natureza
  • → Classificação das ondas periódicas quanto à direção de propagação
  • → Classificação das ondas periódicas quanto à direção de vibração
• 4 - Elementos das ondas periódicas
• 5 - Fórmulas das ondas periódicas
• 6 - Comprimento de onda
• 7 - Exercícios resolvidos sobre ondas periódicas

Resumo sobre ondas periódicas

• Ondas periódicas possuem período constante.

• Período é o intervalo de tempo de um pulso completar uma oscilação.

• As características dessas ondas são: amplitude (crista e vale), comprimento de onda, frequência, período e velocidade de propagação.

• Os pontos das cristas e dos vales oscilam em oposição de fase entre si.

• Os pontos das cristas oscilam em concordância de fase.

• Os pontos dos vales oscilam em concordância de fase.

• A frequência e o período se relacionam pelo inverso um do outro.

• Com a equação fundamental da ondulatória, é possível encontrar a velocidade de propagação da onda: v = λ . f.

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O que são ondas periódicas?

As ondas periódicas são perturbações no meio provocadas por uma fonte com período constante,ou seja, o intervalo para completar um pulso ou uma oscilação é um valor constante.

Classificação das ondas periódicas

Como qualquer onda, as ondas periódicas podem ser classificadas em relação a sua natureza, direção de propagação e de vibração.

→ Classificação das ondas periódicas quanto à natureza

• Mecânica: ondas que precisam de um meio para se propagar, como a onda do mar e a onda sonora.

• Eletromagnética: ondas que não precisam de um meio material para se propagar, como a luz.

→ Classificação das ondas periódicas quanto à direção de propagação

• Unidimensional: ondas que se propagam em apenas uma direção, como um pulso em uma corda.

• Bidimensional: ondas que se propagam em duas dimensões, como ondas na superfície de uma piscina.

• Tridimensional: ondas que se propagam em todas as direções, como a onda sonora.

→ Classificação das ondas periódicas quanto à direção de vibração

• Longitudinal: ondas que possuem a direção de vibração da fonte igual à direção de propagação da onda, como a onda sonora saindo de um equipamento de som.

• Transversal: ondas que possuem a direção de vibração perpendicular à direção de propagação da onda, como a onda de uma corda.

Leia mais: Ondas estacionárias — formadas quando duas ondas, propagando-se em direções opostas, encontram-se

Elementos das ondas periódicas

As ondas periódicas, como qualquer onda, possuem: amplitude (A), comprimento de onda (λ), frequência (f), período (T) e velocidade de propagação (v).

• Amplitude (A): é a distância entre o eixo central e o ponto mais alto (crista) ou mais baixo da onda (vale). Sua unidade de medida no Sistema Internacional é o metro (m).

• Comprimento de onda (λ): é a medida de um ciclo completo da onda, que pode ser medido entre duas cristas, dois vales ou entre uma crista e um vale. Sua unidade de medida no S.I. é o metro (m).

• Frequência (f): é a quantidade de ciclos em um determinado intervalo de tempo. Se as cristas e os vales estão muito próximos, isso significa que a frequência da onda é alta, do contrário, a frequência é baixa. Sua unidade de medida no S.I. é o hertz (Hz).

• Período (T): é o intervalo de tempo para se completar um ciclo de onda. Por isso, o período é medido no intervalo de um comprimento de onda. Sua unidade de medida no S.I. é o segundo (s).

• Velocidade de propagação (v): muda dependendo do meio onde a onda está, e é dada pela equação fundamental da ondulatória: V = λ/T = λ . f. Sua unidade de medida no S.I. é o metro por segundo (m/s).

Fórmulas das ondas periódicas

Para encontrar o período ou a frequência de uma onda periódica, basta relacionar essas duas grandezas.

Para encontrar e frequência:

Para encontrar o período:

Para encontrar a velocidade de propagação de uma onda, basta utilizar a equação de velocidade na cinemática, que, adaptada para a ondulatória, é chamada de equação fundamental da ondulatória:

Substituindo o deslocamento linear pelo deslocamento da onda e o intervalo de tempo pelo período:

Comprimento de onda

O comprimento de onda é a distância de um ciclo de onda. Esse comprimento pode ser encontrado entre duas cristas, pontos mais altos da onda, ou entre dois vales, pontos mais baixos da onda.

O comprimento de onda é medido em metros e representado pela letra grega λ. Os pontos mais altos, as cristas, vibram em concordância de fase. Os pontos mais baixos, os vales, também vibram em concordância. Contudo, as cristas e os vales vibram em oposição de fase entre si.

Leia mais: Fenômenos ondulatórios — aqueles em que os princípios físicos por trás de seu acontecimento são as ondas

Exercícios resolvidos sobre ondas periódicas

Questão 1

(Mackenzie) O gráfico representa uma onda que se propaga com velocidade constante de 200 m/s. A amplitude (A), o comprimento de onda (λ) e a frequência (f) da onda são, respectivamente:

a) 2,4 cm; 1,0 cm; 40 kHz

b) 2,4 cm; 4,0 cm; 20 kHz

c) 1,2 cm; 2,0 cm; 40 kHz

d) 1,2 cm; 2,0 cm; 10 kHz

e) 1,2 cm; 4,0 cm; 10 kHz

Resolução:

Alternativa d

Como a amplitude é a distância do eixo central até uma das extremidades da onda (crista ou vale), então ela é dada pela metade do comprimento total vertical da onda.

Considerando a distância entre o início de uma crista e o final de um vale, o comprimento de onda (λ) = 2 cm.

Com a velocidade sendo 200 m/s, para encontrar a frequência, basta utilizar a equação fundamental da ondulatória, tomando cuidado com as unidades de medida:

Questão 2

(Unesp) A propagação de uma onda no mar da esquerda para a direita é registrada em intervalos de 0,5 s e apresentada através da sequência dos gráficos da figura, tomados dentro de um mesmo ciclo:

Analisando os gráficos, podemos afirmar que a velocidade da onda, em m/s, é de

a) 1,5.

b) 2,0.

c) 4,0.

d) 4,5.

e) 5,0.

Resolução

Alternativa b

Como o registro é feito da mesma onda em intervalos de 0,5 segundos, ao escolhermos um ponto da crista ou do vale, é possível determinarmos a velocidade do ponto.

Considerando o ponto mais alto no primeiro gráfico e depois no segundo gráfico, é possível perceber que a crista deslocou 1 metro em 0,5 segundos.

Assim, substituindo essas informações na equação fundamental da ondulatória:

O que é o número de oscilações em uma unidade de tempo?

O que é a oscilação de uma onda?

Como calcular o período de oscilação de uma onda?

O que é uma frequência de uma onda?