Fundamentos das Ondas: Movimento, Tipos e Fenômenos

Movimento Ondulatório

Características:

• Não há transporte de matéria, apenas de energia.
• As partículas do meio vibram em torno de um ponto de equilíbrio.

Tipos de Ondas

De acordo com o meio de propagação:

• Mecânicas: Necessitam de um meio elástico para se propagar (ex: som, ondas na água).
• Eletromagnéticas: Não necessitam de um meio para se propagar (ex: luz, ondas de rádio, raios X).

De acordo com a direção de propagação:

• Longitudinais: As vibrações das partículas ocorrem na mesma direção da propagação da onda (ex: som).
• Transversais: As vibrações das partículas ocorrem em uma direção perpendicular à propagação da onda (ex: ondas na água, luz).

Formas de Propagação

As ondas se propagam através de funções senoidais (seno/cosseno).

• Pulso: Uma única onda isolada.
• Trem de Ondas: Uma sequência de ondas sucessivas.

Características das Ondas

• Velocidade de Propagação (V): Distância percorrida pela onda por segundo (m/s).
• Comprimento de Onda (λ): Distância entre dois pontos consecutivos da onda que vibram da mesma maneira (distância entre dois picos ou vales) (m).
• Período (T): Tempo que a onda leva para percorrer um comprimento de onda (s).
• Frequência (f): Número de ondas ou vibrações por segundo (Hz). É o inverso do período (f = 1/T).
• Amplitude (A): Distância máxima de deslocamento das partículas a partir da posição de equilíbrio (m).
• Intensidade da Onda (I): Quantidade de energia que flui através do meio por unidade de área e tempo (W/m² ou J/(m²·s)).

Fenômenos Ondulatórios

Reflexão de Ondas

Definição: É a mudança de direção experimentada por um trem de ondas ao colidir com uma superfície, sem penetrá-la. O raio refletido é paralelo à frente de onda.

Leis da Reflexão:

• O raio incidente, o raio refletido e a normal à superfície estão no mesmo plano.
• O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.
• A velocidade da onda e seu comprimento de onda permanecem inalterados.

Refração de Ondas

Definição: É a mudança de velocidade e direção (geralmente) experimentada por um trem de ondas ao passar de um meio para outro, alterando sua densidade ou profundidade.

Leis da Refração:

• O raio incidente, o raio refratado e a normal à superfície estão no mesmo plano.
• Se o raio passa para um meio mais denso, ele se aproxima da normal.
• Se o raio passa para um meio menos denso, ele se afasta da normal.
• Se o raio incide perpendicularmente à superfície (coincide com a normal), não há desvio de direção.

Difração de Ondas

Definição: É o fenômeno que ocorre quando uma onda contorna um obstáculo ou se propaga através de uma abertura, mudando sua direção de propagação.

Fórmulas Importantes

• Frequência: f = 1 / T
• Intensidade: I = E / (A · t) ou I = P / A (onde E é energia, A é área, t é tempo, P é potência)
• Velocidade da Onda: V = λ / T ou V = λ · f