Ondulatória

A ondulatória é o ramo da Física que estuda as ondas. Isso inclui todos os tipos e naturezas. Ou seja, ela estuda as ondas eletromagnéticas e as ondas mecânicas, como as ondas sonoras. Essa área da Física é muito presente no cotidiano e costuma ser cobrada em provas de grande escala como o Enem e vestibulares. Veja a definição, os tipos e muito mais!

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O que é a ondulatória

Por definição, a ondulatória é o ramo da Física que estuda as ondas e oscilações. Dessa maneira, todos os tipos de ondas são abordados nessa área. Isto é, as ondas eletromagnéticas e as ondas mecânicas. Isso acontece independente das direções de oscilação ou da quantidade de dimensões.

Com base nos estudos da ondulatória é possível perceber que há uma distinção básica entre ondas eletromagnéticas e ondas mecânicas. O primeiro tipo não necessita de um meio para se propagar e transportar energia sem transportar matéria. Já as ondas mecânicas necessitam de um meio de propagação e transportam energia e matéria.

Tipos de ondas na ondulatória

As ondas podem ser classificadas quanto à sua natureza, quando a direção de vibração e quanto às dimensões. A seguir veja cada um desses tipos:

Quanto à natureza

A natureza das ondas é eletromagnética ou mecânica. Dessa maneira, uma onda mecânica é aquela que precisa de um meio para se propagar. Por exemplo, as ondas em uma corda ou as ondas do mar. Por sua vez, as ondas eletromagnéticas são aquelas que não necessitam de um meio para se propagar. Por exemplo, a luz visível.

Classificação quanto à direção de vibração

A classificação das ondas quanto à direção de vibração é dividida em duas partes. São elas: as ondas transversais e as ondas longitudinais. O primeiro tipo é aquele cuja vibração é perpendicular à propagação. Por exemplo, as ondas do mar. Já as ondas longitudinais são aquelas nas quais a propagação e a vibração estão na mesma direção. Por exemplo, as ondas sonoras.

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Direção de propagação

A classificação quanto à propagação também é chamada de classificação quanto às dimensões. Dessa forma, as ondas podem ser unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais. Ou seja, elas se propagam em uma, duas ou três dimensões, respectivamente. Por exemplo, uma onda unidimensional é uma onda em uma corda. As ondas causadas na superfície da água são bidimensionais. As ondas sonoras são tridimensionais.

A partir desses tipos, é possível classificar os tipos de ondas existentes. Além disso, é possível compreender alguns fenômenos ondulatórios. Por exemplo, as ondas estacionárias.

Elementos da ondulatória

Uma onda possui diversos elementos, os quais também servem para caracterizar essa onda. Dessa maneira, veja quais são eles:

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• Período: o tempo que a fonte precisa para gerar uma oscilação completa. Por exemplo, o período de oscilação do ponteiro maior do relógio é de 60 minutos.
• Frequência: é o número de oscilações completas por unidade de tempo. Sua unidade de medida é o Hertz (Hz) e é igual ao inverso do segundo (s^-1).
• Comprimento de onda: conhecido como o tamanho da onda. Ele pode ser medido pela distância entre duas cristas ou dois vales. As partes mais altas e mais baixas de uma onda, respectivamente. Ele é simbolizado pela letra grega lâmbda (λ).
• Amplitude: também chamada altura da onda. Ou seja, é a distância a parte mais baixa e a parte mais alta. Isto é, a distância entre o vale e a crista.
• Velocidade de propagação: é a velocidade com a qual uma onda viaja. Ela depende do comprimento de onda e da frequência. Por exemplo, a luz, possui velocidade constante e é igual a c = 3 x 10⁸ m/s.

Tais elementos e caracterizações permitem avançar para o estudo analítico da ondulatória e compreender suas fórmulas.

Como calcular a ondulatória

As fórmulas da ondulatória dizem respeito, de forma geral, à velocidade de propagação, à frequência e ao período de uma onda. Veja a seguir cada uma dessas fórmulas:

Período

Por definição, o período de uma onda é igual ao tempo de uma oscilação completa. Matematicamente:

Em que:

• T: período (s)
• n: número de oscilações
• Δt: intervalo de tempo (s)

Nesse caso, o número de oscilações é uma grandeza adimensional. Ou seja, não possui unidade de medida.

Frequência

A frequência é o inverso do período. Ou seja, a frequência de oscilação é o número de oscilações em uma unidade de tempo. Matematicamente:

Em que:

• f: frequência (Hz)
• T: período (s)

O período, de maneira análoga, também pode ser obtido a partir do inverso da frequência. Isso significa que, a partir da frequência de oscilação é possível descobrir o tempo de uma oscilação completa.

Velocidade de propagação

A velocidade de propagação depende do comprimento de onda e de sua frequência. Matematicamente:

Em que:

• v: velocidade de propagação (m/s)
• f: frequência de oscilação (Hz)
• λ: comprimento de onda (m)

Note que o comprimento de onda e a frequência são inversamente proporcionais. Assim, para uma mesma velocidade, se o comprimento de onda aumentar, a frequência deve diminuir.

Vídeos sobre ondulatória

A ondulatória é uma área muito rica da Física. A partir dela é possível entender desde a forma com a qual a luz do Sol chega à Terra, até as ondas formadas na superfície marítima. Veja os vídeos selecionados e aprofunde seus conhecimentos sobre esse tema.

Conceitos fundamentais da ondulatória

O professor Marcelo Boaro explica os conceitos básicos para o estudo da ondulatória. A partir disso, o docente define os elementos principais de uma onda. Além disso, Boaro também mostra como acontece a classificação das ondas. Ao fim da aula, o professor resolve um exercício de aplicação sobre o tema.

Estudo analítico das ondas

A partir dos conceitos básicos da ondulatória é possível estudar uma onda analiticamente. Ou seja, é possível conhecer a equação fundamental da ondulatória. A qual depende da frequência e do comprimento de onda. Dessa forma, o professor Marcelo Boaro apresenta e explica essa equação.

Ondas estacionárias

Os professores Claudio Furukawa e Gil Marques ilustram o conceito das ondas estacionárias em uma corda. Esse conceito é obtido a partir de uma fonte de oscilações a uma frequência específica. Durante a realização do experimento, os docentes explicam que a formação de uma onda estacionária depende de vários fatores.

O estudo da ondulatória é a porta de entrada para outros pontos mais avançados da Física. Por exemplo, a Física Moderna. Por isso, é preciso saber a fundo todos os conceitos iniciais dessa área da Física. Um deles é o comprimento de onda.

Referências