Classificação de ondas

INTRODUÇÃO:

As ondas estão presentes em praticamente todos os momentos em nossas vidas. Graças a elas é que existem muitas das maravilhas do mundo moderno, como a televisão, o rádio, as telecomunicações via satélite, o radar, o forno de micro-ondas, entre outras, além de estarem por trás de alguns desastres como terremotos e tsunamis. Estamos o tempo todo cercado por ela. Neste trabalho mostraremos os tipos de ondas e entraremos em detalhes em um tipo específico, as ondas mecânicas, e as relacionaremos com a Engenharia civil, e como são fundamentais para evitarmos vários desastres.

Ondas:

Onda é o movimento causado por uma perturbação que se propaga através de um meio, que transmite energia sem o transporte de matéria. Como nos casos a seguir:

• Uma pessoa movimenta a extremidade de uma corda, e a perturbação propaga-se até a outra extremidade;

• Um terremoto no fundo do mar causa uma perturbação nas águas do oceano, e esta perturbação propaga-se até encontrar algum continente, causando ondas gigantes conhecidas como Tsunamis. Estas ondas causam muita destruição quando chegam às praias;

• Um alto falante causa uma perturbação nas moléculas de ar, e esta perturbação propaga-se até nossos ouvidos permitindo que possamos ouvir o som gerado pelo mesmo.

Classificação:

Existem três classificações para ondas, as ondas de matéria, ondas eletromagnéticas e ondas mecânicas.

 De matéria: esse tipo de onda está associado a prótons, elétrons e outras partículas elementares. Essas ondas são chamadas assim, pois pensamos nessas partículas como elementos básicos da matéria;

 Eletromagnéticas: essas ondas não precisam de meios materiais para se propagar. A perturbação é causada em campos eletromagnéticos e se propaga através deles. A luz é um bom exemplo deste tipo de onda. Note que a luz do Sol chega até nós mesmo existindo vácuo no espaço;

 Mecânicas: são aquelas que precisam de um meio material para se propagar. Todas as ondas mecânicas precisam de três coisas, alguma origem de perturbação (Este agente transferirá energia para o meio), um meio, um mecanismo físico para que as partículas do meio influenciem umas as outras. Consideremos o exemplo de uma corda esticada onde seguramos uma extremidade com a outra presa. Ao balançar a extremidade livre fazendo um movimento para cima seguido de um movimento de volta a posição original, geramos uma perturbação isolada, que chamamos pulso. Os pulsos, porém, se apresentam em todos os tipos de onda. Seguindo o exemplo, se esse movimento que originou o pulso é contínuo e se estende para baixo da corda temos uma emissão contínua de pulsos, que formam um trem de ondas que chamamos de onda periódica. Como exemplo tem-se as ondas no oceano,

Direção de vibração:

Uma forma de estudar a onda é observar o seu a sua forma. São dois tipos, transversais e longitudinais:

• Transversais: são aquelas cujas vibrações são perpendiculares à direção de propagação. Exemplo: Ondas em corda.

• Longitudinais: são aquelas cujas vibrações coincidem com a direção de propagação. Exemplos: Ondas sonoras, ondas em molas.

Classificação quanto à direção de propagação:

• Unidimensionais: se propagam em uma só direção. Exemplo: ondas numa corda;

• Bidimensionais: se propagam num plano. Exemplo: ondas na superfície do lago;

• Tridimensionais: se propagam em todas as direções. Exemplo: o som.

Características:

• Amplitude: é a distância entre a crista da onda e o eixo horizontal.

O ponto superior é a crista e o inferior o vale.

• Comprimento de onda (λ): mede a distância entre duas cristas consecutivas da mesma onda, ou então a distância entre dois vales consecutivos da mesma onda.

• Período (T): O período de uma onda é o tempo que demora para que uma onda seja criada, ou seja, para que um comprimento de onda seja criado.

• Frequência (f): representa quantas oscilações completas (Uma oscilação completa representa a passagem de um comprimento de onda - λ) uma onda a cada segundo. Se por exemplo, dois comprimentos de onda passarem pelo mesmo ponto em um segundo, dizemos que a onda oscilou duas vezes em um segundo, representando que a frequência dela é de 2 Hz (Hertz (Hz) significa ciclos por segundo). A relação entre frequência e período, que é muito importante no estudo das ondas, é dada pela expressão abaixo:

• Velocidade: Toda onda possui uma velocidade de propagação. Geralmente a velocidade da onda depende muito do meio material onde ela está se movendo.

Ondas Estacionárias:

São formadas pela superposição de duas ondas idênticas, de mesma amplitude, mesma frequência, mesmo comprimento de onda e que se movem na mesma direção e sentidos opostos.

Ressonância:

É o fenômeno que acontece quando um sistema físico recebe energia por meio de excitações de frequência igual as frequências naturais de vibração. Assim, o sistema físico passa a vibrar com amplitudes cada vez maiores, que tendem ao infinito.

Cada sistema físico capaz de vibrar possui uma ou mais frequências naturais, que são características do sistema, mais precisamente da maneira como este é construído. Como por exemplo, um pêndulo ao ser afastado do ponto de equilíbrio, cordas de um violão ou uma ponte para a passagem de pedestres sobre uma rodovia movimentada. Todos estes sistemas possuem sua frequência natural, que lhes é característica. Quando ocorrem excitações periódicas sobre o sistema, como quando o vento sopra com frequência constante sobre uma ponte durante uma tempestade, acontece um fenômeno