Cite algumas propriedades verificadas tanto nas ondas sonoras como as ondas eletromagnéticas

As ondas são perturbações que se propagam no espaço ou em meios materiais transportando energia. De acordo com a sua natureza, as ondas podem ser classificadas em dois tipos:

Ondas mecânicas: são as ondas que se propagam em meios materiais. Por exemplo: as ondas marítimas, ondas sonoras, ondas sísmicas etc. A descrição do comportamento desse tipo de onda é feita pelas Leis de Newton.

Ondas eletromagnéticas: são resultado da combinação de campo elétrico com campo magnético. A sua principal característica é que não precisam de um meio material para propagar-se. São exemplos desse tipo de onda a luz, raio X, micro-ondas, ondas de transmissão de sinais, entre outras. Elas são descritas pelas equações de Maxwell.

Outra classificação das ondas é feita considerando-se a direção de vibração. De acordo com essa característica, uma onda pode ser definida como:

→ Transversal: quando as partículas do meio de propagação vibram perpendicularmente à direção de propagação da onda. Um exemplo desse tipo de onda é a luz.

→ Longitudinais: quando as partículas do meio de propagação vibram na mesma direção em que a onda se propaga, como é o caso das ondas sonoras.

Por fim, quanto à direção de propagação, as ondas podem ser classificadas em:

→ unidimensionais: quando se propagam em apenas uma direção, como a onda em uma corda;

→ bidimensionais: se a propagação ocorre em duas direções, que é o caso da onda gerada por uma perturbação na água;

→ ondas tridimensionais: que se propagam em três dimensões, como as ondas sonoras.

Mapa Mental: Ondas

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Propriedades das ondas

Para estudar uma onda, precisamos conhecer algumas de suas propriedades, tais como: a velocidade de propagação, a amplitude, o período e a frequência. Para uma melhor compreensão dessas propriedades, veja a seguir a representação gráfica de uma onda:

O comprimento de onda, que pode ser representado pela letra λ, é a distância entre valores repetidos em uma forma de onda. É calculado com a equação:

Sendo:

λ – o comprimento de onda;

c – velocidade da luz no vácuo (possui valor igual a 3.108m/s);

f – frequência da luz.

A partir de λ, podemos calcular a velocidade de uma onda com a seguinte fórmula:

Sendo:

v – velocidade da onda;

λ – comprimento da onda;

T – período.

O período é definido como o espaço de tempo necessário para uma onda caminhar um comprimento de onda.

A frequência é o inverso do período:

a velocidade de propagação da onda pode ser dada por:

​Por Mariane Mendes
​Graduada em Física

*Mapa Mental por Rafael Helerbrock
Graduado em Física

Artigos Ondas

Ondas eletromagnéticas são oscilações formadas por campos elétricos e magnéticos variáveis, que se propagam tanto no vácuo quanto em meios materiais. Elas são ondas tridimensionais e transversais que viajam na velocidade da luz, transportando exclusivamente energia. Ademais, apresentam-se na forma de ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e raios gama, em ordem crescente de frequência e energia.

Antes de continuarmos, sugerimos que você leia o nosso artigo e conheça alguns conceitos importantes sobre a classificação das ondas.

O que são ondas eletromagnéticas?

As ondas eletromagnéticas surgem com base na interação entre campos elétricos ou campos magnéticos variáveis. Essas se propagam no vácuo com a mesma velocidade que a luz, cerca de 300 mil quilômetros por segundo. Diferentemente das ondas mecânicas, como o som, as ondas eletromagnéticas podem propagar-se tanto em meios materiais quanto no vácuo. Por tratarem-se de fenômenos ondulatórios, elas podem sofrer reflexão, refração, absorção, difração, interferência, espalhamento e polarização.

As ondas eletromagnéticas foram previstas e teorizadas pelo físico e matemático escocês James Clerk Maxwell, que unificou as equações da eletricidade e do magnetismo já existentes (equações de Faraday, Ampére e Gauss) em equações de onda.

Saiba mais: Michel Faraday – um dos maiores experimentalistas da história!

Por meio de suas equações, Maxwell conseguiu calcular o módulo da velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas. A confirmação experimental da existência das ondas eletromagnéticas só surgiu cerca de uma década mais tarde, após experimentos realizados pelo físico alemão Heinrich Hertz.

Todas as ondas eletromagnéticas apresentam frequência de oscilação, comprimento de onda e amplitude. Além disso, o comprimento de onda e a frequência são grandezas inversamente proporcionais, por isso, ondas de alta frequência, como os raios x ou raios gama, apresentaram comprimentos muito pequenos. A figura seguinte mostra o espectro eletromagnético e as diferentes faixas de ondas eletromagnéticas existentes, observe:

Características das ondas eletromagnéticas

Algumas características próprias das ondas eletromagnéticas:

• São transversais, isto é, a perturbação responsável por produzi-las acontece em uma direção perpendicular à sua direção de propagação. Nas ondas eletromagnéticas, o campo elétrico, o campo magnético e a direção de propagação são perpendiculares entre si;
• Propagam-se no vácuo com a mesma velocidade que a luz visível: 2,99792458.108 m/s, simbolizada pela letra c;
• Sua amplitude diz respeito à sua intensidade, quanto maior for a amplitude de uma onda eletromagnética, maior é a perturbação que ela é capaz de produzir;
• São tridimensionais, isto é, depois de produzidas, propagam-se igualmente em todas as direções;
• Quando atravessam meios materiais, como o ar ou a água, sua velocidade de propagação diminui, enquanto o seu comprimento de onda aumenta, de modo que a sua frequência não se altera. Esse fenômeno é conhecido como refração.

Veja também: O que são ondas para a física? Confira exercícios e mapa mental

Ondas eletromagnéticas no dia a dia

Confira alguns exemplos de ondas eletromagnéticas existentes e bastante usados em nosso cotidiano:

• Ondas de rádio: são largamente utilizadas nas telecomunicações. O sinal de rádio, televisão e celular encontra-se nessa faixa de frequência;
• Micro-ondas: também são muito utilizadas nas telecomunicações. Os roteadores de internet sem fio, popularmente conhecidos como Wi-fi, utilizam micro-ondas de frequências que variam entre 2,4 GHz e 5,8 GHz;
• Infravermelho: é também conhecido como onda de calor. Alguns dispositivos de segurança equipados com visão noturna são capazes de captá-lo. O infravermelho é a onda emitida quando usamos um controle remoto;
• Luz visível: é a faixa de ondas eletromagnéticas que se localiza entre as frequências de 480 THz e 750 THz.
• Ultravioleta: após certas frequências, passa a ser considerado uma radiação ionizante, isto é, uma onda eletromagnética com potencial de arrancar elétrons das moléculas, ocasionando o surgimento de anomalias celulares que podem evoluir para um câncer, por exemplo. Essa frequência de onda eletromagnética é bastante utilizada por peritos criminais para a detecção de materiais biológicos, como sangue e saliva; sua capacidade de ionização também permite usá-la para a esterilização de utensílios cirúrgicos, seringas, recipientes etc.;
• Raios x: chegam à Terra em pouca quantidade devido à presença da atmosfera terrestre. Essas ondas eletromagnéticas têm frequências muito altas e grande poder de penetração, por isso, são utilizadas para a obtenção de imagens de ossos e articulações e para o tratamento de tumores, por meio da radioterapia

Veja mais: Raios x - radiações eletromagnéticas de alta frequência

• Raios gama: são produzidos por reações nucleares, nas quais os níveis de energia do núcleo dos átomos sofrem variações. Essas ondas são extremamente energéticas e apresentam alto poder de penetração. Os raios gama são usados para estudos astronômicos e para a indução de reações nucleares.

Ondas eletromagnéticas e matéria

A forma como as ondas eletromagnéticas interagem com a matéria depende diretamente de sua frequência. Confira como as cargas elétricas e outras partículas respondem a cada tipo de onda:

• Ondas de rádio: promovem a oscilação coletiva de elétrons livres em metais, como ocorre nas antenas usadas em rádios e televisores;
• Micro-ondas: apresentam frequências parecidas com a frequência de rotação das moléculas de água, isso faz com que esse tipo de onda eletromagnética possa entrar em ressonância com essas moléculas, aquecendo-as por meio da rotação;
• Infravermelho: promove a vibração molecular, é uma das principais formas de transmissão de calor;
• Luz visível: é capaz de fornecer energia e excitar os elétrons presentes em moléculas;
• Ultravioleta: promove a excitação de elétrons mas também pode causar a ejeção de elétrons que se encontrem na camada de valência dos átomos;
• Raios x: são capazes de arrancar elétrons dos átomos por meio da colisão elástica entre fótons e átomos. Esses fótons são absorvidos pelos átomos e reemitidos em frequências menores;
• Raios gama: podem causar excitações nucleares, levando à sua dissociação, mas também podem gerar pares de matéria e antimatéria, causando a aniquilação mútua dessas partículas.

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física

Os raios X são obtidos através de um aparelho chamado de Tubo de Coolidge. Nele, os elétrons com energia são acelerados e emitem ondas eletromagnéticas, que são os raios X.

As ondas de TV são consideradas eletromagnéticas porque se propagam no vácuo.

As ondas de rádio também são eletromagnéticas.