Conteúdos a Lecionar:

Há muitas situações onde ocorrem fenómenos ondulatórios. Por exemplo, o mar agitado apresenta ondas à sua superfície, que se deslocam em direcção à costa. Por vezes, estas ondas rebetam junto de rochas num movimento cíclico regular.

Ondas: Ondulação da Água do Mar

Os abalos sísmicos são movimentos ondulatórios que ocorrem em certas zonas da superfície terrestre. As ondas sísmicas propagam-se desde o interior da Terra até à superfície. Os seus efeitos podem ser devastadores.

Ondas Sísmicas: Terramoto de Christchurch - New Zeland

Ondas Sísmicas: Terramoto de Christchurch - New Zeland

Outro exemplo de um fenómeno ondulatório, são as ondas no lago que se formam, por exemplo, à passagem de um barco.

Ondas: Ondulação provocada pela passagem de um Barco

Mais facilmente podemos observar o fenómeno ondulatório no caso de ondas em cordas quando, por exemplo, ao fixarmos uma das extremidades de uma corda, se põe a outra ponta a expetimentar um movimento de "sobe e desce".

Ondas: Roy Glauber e Wolfgang Rueckner - Harvard Sciences Demonstrations

Para a realização de um espectáculo musical ao ar livre, são por vezes necessárias colunas altifalantes de elevada potência. Os altifalantes produzem ondas sonoras de grande energia.

Ondas: Concerto ao Vivo

Todas estas ondas transferem energia de um ponto para outro num determinado meio. No entanto, necessitam de um suporte material para se propagarem. Isto porque resultam da vibração de corpúsculos (constituintes da matéria) que constituem o meio no qual a propagação ocorre.

As ondas do mar, as ondas sismícas, as ondas do lago, as ondas em cordas (vibração) e as ondas sonoras são ondas mecânicas.

Há outras ondas que se propagam não só no ar, na água, ou noutros meios materiais como também no vazio. São as ondas electromagnéticas.

São exemplo de ondas eletromagnéticas, a luz, as ondas rádio, as ondas infravermelho e as microondas que são utilizadas nos sistemas de comunicação como os telemóveis e o GPS.

Ondas de Rádio: Ondas Eletromagnéticas

Ondas Eletromagnéticas: A Luz Solar

Ondas Eletromagnéticas: A Luz Branca Artificial

A luz emitida pelas estrelas propaga-se no espaço vazio através de ondas luminosas. As ondas luminosas são um tipo de ondas eletromagnéticas, não precisando de um suporte material para se propagarem.

Luz: Luz proveniente das Estrelas atravessa o Espaço Vazio

Quando se produz uma onda em corda, ainda que se verifica a movimentação do fenónemo ondulatório, cada ponto da corda permanece na mesma posição horizontal apesar de oscilar de cima para baixo e vice versa. A onda transporta energia, mas não transporta, na direção de propagação, qualquer ponto material da corda.

Ondas Mecânicas: Ondas em Cordas (Fixa)

Ondas Mecânicas: Ondas em Cordas (Fixa) - Reflexão

Ondas Mecânicas: Ondas em Cordas (Solta na Extremidade)

Como exemplo de que uma onda não transporta qualquer ponto material (matéria) quando se propaga, é a "Ola" que os adetos podem fazer num estádio, durante um jogo de footebol.

Ondas Mecânicas: "Ola" nos Estádios de Footebol

Apesar de se verificar o deslocamento do fenómeno ondulatório, nenhuma pessoa sai do seu lugar. Apenas se levantam e se sentam sincronizadamente.

As ondas sonoras e as ondas luminosas, para além de se propagarem em meios de natureza diferente, também se propagam de forma diferente. O som propaga-se através de ondas longitudinais enquanto a luz propaga-se por ondas transversais.

Tipos de Ondas: Ondas Transversais e Ondas Longitudinais

Para se distinguir as ondas longitudinais das ondas transversais, pode utilizar-se o modelo de uma mola em hélice.

Tipos de Ondas: Ondas Transversais e Ondas Longitudinais

Quando se comprimem, ao longo do seu comprimento, as espiras de uma mola em hélice, uma perturbação percorre a mola, do início para a frente e depois para trás. Esse movimento de compressão e de rarefação das espiras corresponde a uma onda longitudinal. É o caso das ondas sonoras, num meio elástico.

Onda Longitudinal: A direção do movimento da perturbação e a vibração coincidem

As vibrações de uma fonte sonora produzem compressões e rarefações nos corpúsculos do meio material elástico onde se propagam, como, por exemplo, o ar. Formam-se as ondas sonoras.

Na maioria dos casos, as ondas sonoras propagam-se no ar. O movimento de vaivém, isto é, para trás e para a frente, da fonte sonora empurra os corpúsculos constituintes do ar. Sucessivamente, origina compressões e rarefações do ar, que se deslocam na mesma direção de propagação da onda sonora. Deste modo, é originado um movimento ondulatório.

Propagação do Som: Originam-se zonas de maior pressão e outras de mais baixa pressão

No entanto, se a extremidade livre de uma mola em hélice for, sucessivamente movida, de um lado para o outro da posição de equilíbrio, produzem-se ondas cuja direção de propagação não coincide com a direção de vibração. Este movimento origina ondas transversais.

Onda Transversal: A vibração é perpendicular à direção de propagação da onda

Também se pode visualizar uma onda transversal usando uma corda presa numa das extremidades. Para isso, provoca-se na extremidade oposta da corda uma vibração perpendicular à direcção da corda, isto é, por exemplo, movendo a corda para cima e para baixo da sua posição de equilíbrio.

Ondas em Cordas: Onda Transversal

Todas as ondas, sejam transversais ou longitudinais, apresentam altos e baixos (da pressão, da vibração, etc.). Por exemplo, a vibração de uma corda propaga-se ao longo da corda a partir da posição em que a vibração se produz. Os picos da onda são as cristas. Os pontos mais baixos são os ventres.

Ondas em Cordas: Cristas e Ventres

No caso de uma onda de pressão, as cristas e os ventres são respectivamente referentes a zonas de maior pressão e de menor pressão em relação à pressão atmosférica local.

O Som como Onda Longitudinal: Ondas de Pressão

O Som como Onda Longitudinal: Propagação da Onda de Pressão

O Som como Onda Longitudinal: Variação da Pressão do Ar

Pode representar-se graficamente o valor do deslocamento vertical de um ponto da corda em função do tempo ou em função da distância de propagação. O tempo variável independente indica-se no eixo das abcissas. O valor do deslocamento de um ponto da corda, variável dependente representa-se no eixo das ordenadas. No caso do gráfico do deslocamento vertical em função da distância de propagação, este último deve aparecer no eixo das abcissas.

Representação das Ondas: Em função do Tempo ou da Distância de Propagação