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Tipos de ondas

Tipos de ondas

As ondas desempenham papel importante em muitas áreas da nossa vida.

Física

Palavras-chave

onda, tipos de ondas, onda sonora, onda gravitacional, onda eletromagnética, onda mecânica, longitudinal, transversal, freqüência, amplitude, som, comprimento de onda, velocidade de propagação, vibração, período de oscilação, filtro polarizador, onda de rádio, microonda, luz, luz visível, radiação ultravioleta, radiação infravermelha, onda polarizada, infrassom, ultrassom, antena, gravitação, mecânica

Itens relacionados

Cenas

Onda longitudinal

  • Onda longitudinal - O movimento das partículas é paralelo à direção da propagação da onda. As ondas mecânicas, que se difundem em gases, são sempre longitudinais.
  • altifalante - O altifalante emite ondas sonoras longitudinais. O som, como qualquer outra onda, caracteriza-se pelo comprimento de onda, frequência, velocidade de propagação e amplitude.
  • direção da propagação da onda
  • movimento das partículas

A onda mecânica mais simples é a onda sonora que se propaga através de gases. A fonte de som faz vibrar as moléculas do gás que, por sua vez, fazem vibrar as moléculas vizinhas. Este processo é repetido e é assim que a vibração se propaga.

As ondas mecânicas que se propagam através de gases são sempre longitudinais, isto é, a direção do movimento das partículas é paralela com a direção da propagação da onda. É assim porque as partículas do gás não se atraem, não sendo exercidas forças de corte sobre elas. Uma única partícula é capaz de fazer vibrar apenas as moléculas que ficam diante dela. As ondas longitudinais não podem ser polarizadas.

Onda transversal

  • Onda transversal - O movimento das partículas é perpendicular à direção da propagação da onda.
  • direção da propagação da onda
  • movimento das partículas

As ondas mecânicas que se propagam através de sólidos ou líquidos podem ser transversais ou longitudinais.

As ondas transversais são ondas em que a direção do deslocamento das partículas é perpendicular à direção da propagação de ondas. Quando dedilhamos uma corda de guitarra, a onda propaga-se ao longo da corda mas a vibração é perpendicular ao movimento da onda.

Se a vibração acontece no mesmo plano, a onda é polarizada linearmente.

Ondas complexas - Onda de água

  • Onda de água - Estas ondas são longitudinais e transversais ao mesmo tempo: as partículas de água movem-se em círculos.

A maioria das ondas que podem ser observadas na natureza não são puramente transversais ou longitudinais e as ondas transversais nem sempre são polarizadas em um único plano.

As partículas de um certo meio fazem estes movimentos, geralmente, ao mesmo tempo. Qualquer movimento mais complexo da onda pode ser descrito como a combinação de uma onda longitudinal e de uma ou várias ondas transversais. Por exemplo, quando olhamos para as ondas na água, as partículas movem-se não apenas para cima e para baixo mas também para frente e para trás. Por isso, as ondas de água podem ser descritas também como a combinação de ondas longitudinais e transversais.

A causa disto é que a água não é um meio compressível, portanto, as partículas que se movem para baixo não comprimem as partículas que ficam sob estas mas as empurram para os lados. As ondas que se propagam através de um meio sólido (p. ex. ondas sísmicas) são ainda mais complexas.

Polarização

  • onda transversal polarizada circularmente - A combinação de duas ondas transversais perpendiculares entre si.
  • onda transversal polarizada linearmente - Uma onda em que as partículas movem-se num único plano; o seu movimento é perpendicular à direção da propagação da onda.
  • polarizador - As ondas tornam-se polarizadas linearmente quando atravessam este filtro.
  • poralizador perpendicular

Uma onda polarizada elipticamente é a composição de duas ondas transversais mas, em casos especiais, pode ser polarizada circularmente.

Uma onda polarizada circularmente pode ser gerada facilmente ao se prender uma das pontas de uma corda elástica à uma das pás de um ventilador, mantendo a corda esticada pela outra ponta.

Para transformar uma onda polarizada circularmente numa onda polarizada linearmente é necessário utilizar um polarizador. No caso de ondas mecânicas, este polarizador é uma lacuna. Quando a onda atravessa esta lacuna, esta torna-se polarizada linearmente. Se um outro polarizador, perpendicular ao primeiro, está colocado no caminho da onda, esta não irá atravessá-lo.

Onda eletromagnética

  • radiação dipolar eletromagnética - O campo elétrico oscilante ao redor das antenas produz um campo magnético oscilante, que, por sua vez, gera outro campo elétrico oscilante e este processo é repetido infinitamente.
  • antena - A distribuição de carga situada na antena oscila periodicamente, por isso, o campo elétrico formado ao redor da antena também oscila periodicamente.

As ondas eletromagnéticas não são vibrações de um meio material. Não necessitam de um meio material para se propagar e, além disso, propagam-se mais rapidamente no vácuo.

São geradas devido ao fato de que o campo elétrico oscilante produz um campo magnético oscilante - que, por sua vez, gera outro campo elétrico oscilante, sendo este processo repetido infinitamente.

No caso de ondas eletromagnéticas, não há partículas vibrantes no campo de ondas, portanto, neste caso, não é fácil entender a polarização. No entanto, se identificarmos a direção da vibração com o a do vetor do campo elétrico oscilante, as ondas eletromagnéticas serão também consideradas de ondas transversais, por isso podem ser polarizadas linearmente ou de forma mais complexa.

A luz natural é uma onda que não é polarizada em um único plano, já que não vem de uma única fonte. Várias moléculas ou vários átomos geram-na independentemente um do outro, polarizando-a em diferentes planos. A luz natural pode ser polarizada com filtros óticos de polarização.

Ondas gravitacionais

  • Ondas gravitacionais - Podem ser geradas, por exemplo, por duas estrelas orbitando ao redor uma da outra.

As ondas gravitacionais são geradas devido à massas aceleradas. Essencialmente, são consideradas como as oscilações no espaço-tempo. Resultam na expansão e na contração do espaço-tempo num ponto dado. Isto só pode ser detectado com instrumentos muito precisos e apenas massas aceleradas muito grandes, por exemplo, as estrelas binárias orbitando ao redor de uma da outra podem produzir ondas gravitacionais significativas detectáveis.

Tipos de ondas

  • Fonte
  • Mecânica
  • Eletromagnética
  • Gravitacional
  • Direção da vibração
  • Longitudinal
  • Transversal
  • Complexa
  • Frequência, comprimento de onda
  • Infrassom - É gerado durante os terremotos mas é também emitido por baleias e elefantes. Tem uma frequência de entre 0 Hz e 20 Hz.
  • Som audível - A frequência das ondas sonoras audíveis pelo ouvido humano variam entre 20 Hz e 20.000 Hz.
  • Ultrassom - É utilizado por morcegos e golfinhos e também no diagnóstico pré-natal. Tem uma frequência superior a 20.000 Hz.
  • Onda de rádio - [b]Onda longa[/b] - comprimento de onda: 1.000-2.000 m, frequência: 1,5⋅10⁵-3⋅10⁵ Hz [b]onda média[/b] - comprimento de onda: 150-600 m, frequência: 5⋅10⁵-2⋅10⁶ Hz [b]onda curta[/b] - comprimento de onda: 15-50 m, frequência: 6⋅10⁶-2⋅10⁷ Hz [b]onda ultra curta[/b] - comprimento de onda: 1-15 m, frequência: 2⋅10⁷-3⋅10⁸ Hz As ondas de rádio são utilizadas por rádios e radares.
  • Microonda - Comprimento de onda: 1 m-0,03 mm, frequência: 3⋅10⁸-10¹³ Hz É utilizada por celulares, routers e fornos de micro-ondas.
  • Radiação infravermelha - Comprimento de onda: 0,3-760 nm, frequência (Hz):10¹²-3,9⋅10¹⁴ Hz O Sol, o corpo humano e os esquentadores irradiam o calor em forma de radiação infravermelha também.
  • Luz visível - Comprimento de onda: 760-380 nm, frequência: 3,9⋅10¹⁴-7,8⋅10¹⁴ Hz A luz visível é também um tipo de onda eletromagnética.
  • Radiação ultravioleta - Comprimento de onda: 380-10 nm, frequência: 7,8⋅10¹⁴-3⋅10¹⁶ Hz A superexposição aos raios UV proveniente do Sol causa queimadura solar.
  • Radiação X - Comprimento de onda: 1 nm-1 pm, frequência: 3⋅10¹⁶-3⋅10²⁰ Hz A superexposição aos raios X utilizadas no diagnóstico pode prejudicar as nossas células.
  • Radiação gama - Comprimento de onda: 0,3 nm-30 fm, frequência: 10¹⁸-10²² Hz Os raios gama, sejam de origem cósmica ou gerados por reação nuclear, são as ondas eletromagnéticas mais destrutivas.
  • Outras ondas mecânicas

As ondas desempenham um papel importante em muitas áreas da nossa vida.

Usamos os nossos sentidos para detectar o nosso ambiente. O som, a luz e os terremotos são também ondas. Além disso, a transmissão de rádio, o radar e o laser funcionam também à base de ondas.

As ondas podem ser categorizadas por várias propriedades. As principais delas baseiam-se no meio através do qual viajam. Também podem ser agrupados pela polarização e pela frequência.

De acordo com o meio, as ondas podem ser:

1) Ondas mecânicas (p. ex. som, ultrassom, ondas sísmicas, ondas de água);

2) Ondas eletromagnéticas (luz, ondas de rádio, radiação infravermelha, radiação ultravioleta, radiação X, radiação gama, micro-ondas);

3) Ondas gravitacionais;

4) As funções que descrevem o estado quântico das partículas também podem ser consideradas ondas, portanto, se chamam funções de onda.

Animação

  • Onda longitudinal - O movimento das partículas é paralelo à direção da propagação da onda. As ondas mecânicas, que se difundem em gases, são sempre longitudinais.
  • altifalante - O altifalante emite ondas sonoras longitudinais. O som, como qualquer outra onda, caracteriza-se pelo comprimento de onda, frequência, velocidade de propagação e amplitude.
  • direção da propagação da onda
  • movimento das partículas
  • Onda transversal - O movimento das partículas é perpendicular à direção da propagação da onda.
  • direção da propagação da onda
  • movimento das partículas
  • Onda de água - Estas ondas são longitudinais e transversais ao mesmo tempo: as partículas de água movem-se em círculos.
  • onda transversal polarizada circularmente - A combinação de duas ondas transversais perpendiculares entre si.
  • onda transversal polarizada linearmente - Uma onda em que as partículas movem-se num único plano; o seu movimento é perpendicular à direção da propagação da onda.
  • polarizador - As ondas tornam-se polarizadas linearmente quando atravessam este filtro.
  • poralizador perpendicular
  • radiação dipolar eletromagnética - O campo elétrico oscilante ao redor das antenas produz um campo magnético oscilante, que, por sua vez, gera outro campo elétrico oscilante e este processo é repetido infinitamente.
  • antena - A distribuição de carga situada na antena oscila periodicamente, por isso, o campo elétrico formado ao redor da antena também oscila periodicamente.
  • Ondas gravitacionais - Podem ser geradas, por exemplo, por duas estrelas orbitando ao redor uma da outra.
  • Fonte
  • Mecânica
  • Eletromagnética
  • Gravitacional
  • Direção da vibração
  • Longitudinal
  • Transversal
  • Complexa
  • Frequência, comprimento de onda
  • Infrassom - É gerado durante os terremotos mas é também emitido por baleias e elefantes. Tem uma frequência de entre 0 Hz e 20 Hz.
  • Som audível - A frequência das ondas sonoras audíveis pelo ouvido humano variam entre 20 Hz e 20.000 Hz.
  • Ultrassom - É utilizado por morcegos e golfinhos e também no diagnóstico pré-natal. Tem uma frequência superior a 20.000 Hz.
  • Onda de rádio - [b]Onda longa[/b] - comprimento de onda: 1.000-2.000 m, frequência: 1,5⋅10⁵-3⋅10⁵ Hz [b]onda média[/b] - comprimento de onda: 150-600 m, frequência: 5⋅10⁵-2⋅10⁶ Hz [b]onda curta[/b] - comprimento de onda: 15-50 m, frequência: 6⋅10⁶-2⋅10⁷ Hz [b]onda ultra curta[/b] - comprimento de onda: 1-15 m, frequência: 2⋅10⁷-3⋅10⁸ Hz As ondas de rádio são utilizadas por rádios e radares.
  • Microonda - Comprimento de onda: 1 m-0,03 mm, frequência: 3⋅10⁸-10¹³ Hz É utilizada por celulares, routers e fornos de micro-ondas.
  • Radiação infravermelha - Comprimento de onda: 0,3-760 nm, frequência (Hz):10¹²-3,9⋅10¹⁴ Hz O Sol, o corpo humano e os esquentadores irradiam o calor em forma de radiação infravermelha também.
  • Luz visível - Comprimento de onda: 760-380 nm, frequência: 3,9⋅10¹⁴-7,8⋅10¹⁴ Hz A luz visível é também um tipo de onda eletromagnética.
  • Radiação ultravioleta - Comprimento de onda: 380-10 nm, frequência: 7,8⋅10¹⁴-3⋅10¹⁶ Hz A superexposição aos raios UV proveniente do Sol causa queimadura solar.
  • Radiação X - Comprimento de onda: 1 nm-1 pm, frequência: 3⋅10¹⁶-3⋅10²⁰ Hz A superexposição aos raios X utilizadas no diagnóstico pode prejudicar as nossas células.
  • Radiação gama - Comprimento de onda: 0,3 nm-30 fm, frequência: 10¹⁸-10²² Hz Os raios gama, sejam de origem cósmica ou gerados por reação nuclear, são as ondas eletromagnéticas mais destrutivas.
  • Outras ondas mecânicas

Narração

As ondas desempenham um papel importante em muitas áreas da nossa vida. O som, a luz e os terremotos são também ondas. Além disso, a transmissão de rádio, o radar e o laser funcionam também à base de ondas.

As ondas podem ser categorizadas por várias propriedades. As principais delas baseiam-se no meio através do qual viajam. Também podem ser agrupados pela polarização e pela frequência.

De acordo com o meio, as ondas podem ser ondas mecânicas, eletromagnéticas ou gravitacionais. As funções que descrevem o estado quântico das partículas também podem ser consideradas ondas, portanto, se chamam funções de onda.

A onda mecânica mais simples é a onda sonora que se propaga através de gases. A fonte de som faz vibrar as moléculas do gás que, por sua vez, fazem vibrar as moléculas vizinhas. Este processo é repetido e é assim que a vibração se propaga.

As ondas mecânicas que se propagam através de gases são sempre longitudinais, isto é, a direção do movimento das partículas é paralela com a direção da propagação da onda. É assim porque as partículas do gás não se atraem, não sendo exercidas forças de corte sobre elas. Uma única partícula é capaz de fazer vibrar apenas as moléculas que ficam diante dela. As ondas longitudinais não podem ser polarizadas.

As ondas mecânicas que se propagam através de sólidos ou líquidos podem ser transversais ou longitudinais.

As ondas transversais são ondas em que a direção do deslocamento das partículas é perpendicular à direção da propagação de ondas. Quando dedilhamos uma corda de guitarra, a onda propaga-se ao longo da corda mas a vibração é perpendicular ao movimento da onda.

Se a vibração acontece no mesmo plano, a onda é polarizada linearmente.

A maioria das ondas que podem ser observadas na natureza não são puramente transversais ou longitudinais e as ondas transversais nem sempre são polarizadas em um único plano.

As partículas de um certo meio fazem estes movimentos, geralmente, ao mesmo tempo. Qualquer movimento mais complexo da onda pode ser descrito como a combinação de uma onda longitudinal e de uma ou várias ondas transversais. Por exemplo, quando olhamos para as ondas na água, as partículas movem-se não apenas para cima e para baixo mas também para frente e para trás. Por isso, as ondas de água podem ser descritas também como a combinação de ondas longitudinais e transversais.

A causa disto é que a água não é um meio compressível, portanto, as partículas que se movem para baixo não comprimem as partículas que ficam sob estas mas as empurram para os lados. As ondas que se propagam através de um meio sólido (p. ex. ondas sísmicas) são ainda mais complexas.

Uma onda polarizada elipticamente é a composição de duas ondas transversais mas, em casos especiais, pode ser polarizada circularmente.

Uma onda polarizada circularmente pode ser gerada facilmente ao se prender uma das pontas de uma corda elástica à uma das pás de um ventilador, mantendo a corda esticada pela outra ponta.

Para transformar uma onda polarizada circularmente numa onda polarizada linearmente é necessário utilizar um polarizador. No caso de ondas mecânicas, este polarizador é uma lacuna. Quando a onda atravessa esta lacuna, esta torna-se polarizada linearmente. Se um outro polarizador, perpendicular ao primeiro, está colocado no caminho da onda, esta não irá atravessá-lo.

As ondas eletromagnéticas não são vibrações de um meio material. Não necessitam de um meio material para se propagar e, além disso, propagam-se mais rapidamente no vácuo.

São geradas devido ao fato de que o campo elétrico oscilante produz um campo magnético oscilante - que, por sua vez, gera outro campo elétrico oscilante, sendo este processo repetido infinitamente.

No caso de ondas eletromagnéticas, não há partículas vibrantes no campo de ondas, portanto, neste caso, não é fácil entender a polarização. No entanto, se identificarmos a direção da vibração com o a do vetor do campo elétrico oscilante, as ondas eletromagnéticas serão também consideradas de ondas transversais, por isso podem ser polarizadas linearmente ou de forma mais complexa.

A luz natural é uma onda que não é polarizada em um único plano, já que não vem de uma única fonte. Várias moléculas ou vários átomos geram-na independentemente um do outro, polarizando-a em diferentes planos. A luz natural pode ser polarizada com filtros óticos de polarização.

As ondas gravitacionais são geradas devido à massas aceleradas. Essencialmente, são consideradas como as oscilações no espaço-tempo. Resultam na expansão e na contração do espaço-tempo num ponto dado. Isto só pode ser detectado com instrumentos muito precisos e apenas massas aceleradas muito grandes, por exemplo, as estrelas binárias orbitando ao redor de uma da outra podem produzir ondas gravitacionais significativas detectáveis.

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