Fenômenos Ondulatórios

INTRODUÇÃO

Quando uma onda se propaga e encontra certo meio, como um obstáculo ou uma superfície que separa duas regiões, esta interage com ele, o que gera alguns comportamentos específicos.

Chamamos de frente de onda o conjunto de pontos que separa a região já atingida pela onda da região ainda não atingida. Raio de onda é uma linha que representa a direção de propagação da onda em certo ponto. Principais cientistas:

• Christiaan Huygens

• Thomas Young

• Albert Einstein

• Heinrich Rudolf Hertz

• Isaac Newton

REFLEXÃO

Toda onda quando se depara com um obstáculo irá continuar sua propagação, porém em sentido contrário e com a mesma intensidade. Isso ocorre devido à lei da Ação e Reação.

Quando a extremidade em que a onda se propaga é fixa, a reflexão ocorrerá de forma inversa à normal, porém quando a extremidade for móvel ou livre, a reflexão retorna da mesma forma, sem inversão. Um bom exemplo de reflexão de ondas é o eco. Quando falamos em grandes espaços livres, onde existe um grande obstáculo, o som que emitimos é refletido, dando esse som característico. Quando uma onda se propaga passando de um meio para outro, ela sofrerá uma mudança de velocidade e direção de propagação. Esse fenômeno é chamado de refração. Assim, quando dizemos que uma onda se refratou ao passar de um meio para outro, queremos dizer que sua velocidade foi alterada e sua direção sofreu uma mudança de sentido, passando obliquamente para o outro meio.

O outro fenômeno relativo às mudanças que ocorrem nas ondas é a difração. Um exemplo claro desse fenômeno é quando duas pessoas, separadas por um muro, conversam. Neste caso, as ondas iriam refletir para a mesma pessoa (reflexão), ou passar pelo muro (refração), porém a intensidade seria bastante menor. O fato é que a pessoa do outro lado do muro escuta perfeitamente bem o que a outra diz, isso se dá devido ao fenômeno da difração. A difração é a propriedade que a onda possui de contornar o obstáculo e se propagar. Quanto maior o comprimento da onda, mais fácil será sua difração, já que em alguns casos de ondas muito pequenas, elas provavelmente não conseguirão se difratar.

REFRAÇÃO

Refração é a mudança de velocidade de uma onda devido a uma troca do meio em que a onda está viajando. Em nosso caso , a onda do mar irá trocar de meio da seguinte maneira: da parte mais funda para a parte mais rasa. E junto com essa troca, há também uma mudança de direção.

Perceba na figura que a "parte" da onda que chega na parte mais rasa primeiro diminui sua velocidade, enquanto a parte que ainda viaja na parte mais profunda permanece com a mesma velocidade até alcançar a parte mais rasa, alinhando-se com a primeira parte. Por isso que as ondas chegam perpendiculares á costa.

A equação que rege a velocidade das ondas do mar é a seguinte:

v = ( g.h )1/2

Na medida em que a altura vai diminuindo a velocidade também diminui, mas como deve haver a conservação da Massa e da Energia, a onda irá "aumentar" de tamanho, ou seja, sua amplitude crescerá.

Em praias onde o solo se inclina rapidamente, as ondas serão maiores e são chamadas de "plunging", e em praias onde o solo é longo e demora à inclinar-se as ondas serão pequenas e chamadas de "spilling".

DIFRAÇÃO

O fenômeno denominado difração nada mais é do que o desvio ou espalhamento sofrido pela onda quando esta contorna ou transpõe obstáculos colocados em seu caminho. Podemos dizer que tal fenômeno acontece a todos os tipos de ondas e é facilmente perceptível em se tratando de ondas sonoras. Um exemplo da difração sonora é quando estamos ouvindo uma música sendo tocada do outro lado de um muro.

A maior ou menor capacidade que uma onda tem de sofrer difração está relacionada ao tamanho do obstáculo a ser contornado ou à largura da passagem a ser transposta e o seu comprimento de onda. A difração será tanto mais intensa quanto maior for o comprimento de onda quando comparado ao tamanho do obstáculo. Em outras palavras, a onda contorna mais facilmente os obstáculos quando estes são pequenos, se comparados ao comprimento de ondas das ondas.

Esse fenômeno, assim como a reflexão e a refração de ondas, pode ser explicado com base no princípio de Huygens. O princípio de Huygens pode ser aplicado a qualquer tipo de onda e é usado para determinar a posição de uma frente de onda em um determinado instante, desde que se conheça sua posição em um instante anterior.

POLARIZAÇÃO E RESSONÂNCIA

Polarizar uma onda significa orientá-la em uma única direção ou plano através da passagem em um dado meio, chamado de polarizador. Somente ondas transversais podem ser polarizadas!).

A luz solar não tem uma direção específica de polarização. Cada onda eletromagnética que sai do sol pode vibrar em uma direção diferente. Neste caso, dizemos que a luz é não polarizada. Quando a luz solar é refletida, pode ser polarizada em uma direção específica. As lentes polarizadas de óculos escuros podem barrar a passagem dessa luz, diminuindo a sensação de ofuscamento causada pelas superfícies que refletem a luz.

RESSONÂNCIA

Sistemas físicos, como sólidos, por exemplo, devido à sua estrutura atômica ou molecular, possuem uma vibração própria graças a efeitos térmicos ou externos. Quando uma vibração externa, com frequência próxima ou igual à frequência natural de vibração de um sistema, é emitida na direção deste, o sistema absorve fortemente a energia dessa onda, aumentando a amplitude de suas vibrações. Neste caso, dizemos que o sistema está em ressonância.

É graças a isso que é possível estourar uma taça de cristal apenas com a voz. Ao emitirmos um som com frequência próxima ao valor natural do cristal, ele entra em ressonância e não suporta o aumento da vibração, quebrando. É também por isso que escutamos o som de um violão: a madeira da caixa do violão entra em