Onda mecânica

Onda mecânica é uma perturbação que se propaga em um meio material e que é governada pelas Leis de Newton. As ondas geralmente são categorizadas em dois tipos principais, as ondas mecânicas e as ondas eletromagnéticas. ^[1] Apesar de também serem consideradas ondas, as ondas de matéria, com as quais geralmente estamos menos familiarizados,^[2] muitas vezes são excluídas desta categoria, pois as ondas são, frequentemente definidas como transmissão de energia sem transmissão de matéria.^[3]

Ondas transversais se formam quando tocamos a água. Note que aqui a água serve como meio e sem a água essas ondas certamente não existiriam, caracterizando uma onda mecânica.

Representação das ondas sonoras, que são ondas longitudinais e se propagam no ar. Acima temos a onda periódica representada graficamente.

As ondas mecânicas, como indica a sua definição, não se propagam no vácuo. As ondas mecânicas possuem compressão e rarefação.

Características

Quando uma onda mecânica se propaga há um transporte de energia cinética e potencial.^[3] A velocidade de propagação da onda mecânica depende da densidade e elasticidade do meio.^[4]

Todas as ondas mecânicas precisam de:

• Alguma origem de perturbação. Este agente transferirá energia para o meio;
• Um meio;
• Um mecanismo físico para que as partículas do meio influenciem umas as outras. ^[1]

As ondas mecânicas possuem diversas características mensuráveis que podemos analisar fisicamente.

Consideremos o exemplo de uma corda esticada onde seguramos uma extremidade com a outra presa. Ao balançar a extremidade livre fazendo um movimento para cima seguido de um movimento de volta a posição original, geramos uma perturbação isolada, que chamamos pulso. Como o movimento da onda (que corre ao longo da corda) é perpendicular ao movimento dos pontos da corda (que sobem e descem), esse é um exemplo de onda transversal.^[1] Os pulsos, porém, se apresentam em todos os tipos de onda. Seguindo o exemplo, se esse movimento que originou o pulso é contínuo e se estende para baixo da corda temos uma emissão contínua de pulsos, que formam um trem de ondas que chamamos de onda periódica.^[3]

Amplitude e comprimento de onda

A altura máxima que esse pulso atinge em relação a corda em repouso é chamada amplitude. Em uma onda periódica, podemos medir a distância entre um pulso para cima da corda e outro, onde essa onda iniciaria sua repetição, ou seja, um ciclo completo da onda. Essa distância chamamos de comprimento de onda.^[5] Ambas essas medidas são comprimentos, podemos então descrevê-las, pelo SI, em metros.^[6]

Período e frequência

O tempo que um comprimento de onda passa por um referencial, chamamos período. E a frequência é a determinação de quantos ciclos completos ocorrem em dado intervalo de tempo fixo.^[5] No SI, o período é dado em segundos e a frequência é dada em hertz.^[6]

${\displaystyle f={\frac {1}{T}}}$

onde:

• f é a frequência
• T é o período

Ver também

• Efeito Doppler
• Onda
• Ondas oceânicas de superfície
• Onda acústica

Referências

1. SERWAY, R. A.; JEWETT JR, J. W.. Princípios de Física, Volume 2: Movimento Ondulatório e Termodinâmica. São Paulo: Thomson Learning Edições, 2006
2. HALLIDAY, R.; RESNICK,R.; WALKER, J.. Fundamentos de Física, Volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica. Rio de Janeiro: LTC, 2009
3. MORETTO, V. P.; Óptica, Ondas, Calor: 2º Grau. São Paulo: Ática, 1979
4. IAZZETTA, F.; Velocidade de Propagação de Ondas <http://www.eca.usp.br/prof/iazzetta/tutor/acustica/propagacao/vel_prop.html> Visitado em 10 de maio de 2013
5. De PREE, G.. Physics Made Simple. Nova York: Broadway Books, 2004
6. INMETRO; Sistema Internacional de Unidades SI, 9ª Edição. Rio de Janeiro, 2012 <www.inmetro.gov.br/noticias/conteudo/sistema-internacional-unidades.pdf>