As ondas mecânicas propagam-se nos meios sólidos líquidos e gasosos

Se um distúrbio é gerado em algum ponto do meio, as partes que se movimentam atuam sobre as partes vizinhas, transmitindo parte desse movimento e fazendo com que essas partes se afastem temporariamente de sua posição de equilíbrio. Dessa maneira, o distúrbio é transmitido para novas porções do meio, gerando uma propagação do movimento.

As ondas sonoras se propagam em um meio material -- sólido, líquido ou gasoso. Esse meio pode ser unidimensional, como uma corda esticada; bidimensional, como a membrana de um tambor; ou tridmensional como a atmosfera.

É importante notar que o que se propaga é o movimento e não as particulas do meio, já que estas apenas oscilam próximas às suas posições de respouso. Uma das propriedades interessantes de uma onda é que ela pode transportar energia ou informação de um lugar a outro do meio, sem que o meio seja transportado.

No gráfico abaixo, está representada um onda que se propaga da esquerda para a direita nos instantes t1, t2 e t3. No entanto, uma partícula qualquer p localizada no espaço (representado pelo eixo horizontal) permanece aproximadamente na mesma posição e não se propaga com a onda.

As ondas mecânicas propagam-se nos meios sólidos líquidos e gasosos

Animação de Propagação de Ondas



As ondas mecânicas propagam-se nos meios sólidos líquidos e gasosos

A figura acima mostra um conjunto de esferas conectadas por meio de molas e seu comportamento em momentos sucessivos. Ao se aplicar uma força em uma das esferas, haverá um deslocamento na direção da força aplicada que se propagará pelas outras esferas. A velocidade da propagação dependerá da massa (densidade) das esferas e da rigidez (elasticidade) da mola. Neste caso, o movimento se propaga na mesma direção da força aplicada sendo portanto chamado de propagação longitudinal.

Ao se dedilhar uma corda esticada de um instrumento musical, geram-se ondas que se propagam pela corda a partir do ponto em que se aplicou o impulso na direção de suas extremidades. Nesse caso as ondas se propagam transversalmente à força aplicada (propagação transversal).

No gráfico abaixo, o cone de um alto-falante se movimenta alternadamente para frente e para trás produzindo sucessivos pulsos de compressão e rarefação de ar, que se propagam em forma de onda:

Ondas mecânicas são perturbações que transportam energia cinética e potencial através de um meio material, por exemplo: ondas marítimas, sísmicas e sonoras.

Ela pode acontecer somente num meio material, mas não transportam matéria e, sim, energia.

Essas perturbações acontecem na forma de pulsos, os quais são ondas de curta duração que se repetem com intervalos de tempo iguais, ou seja, em movimentos periódicos.

Como Calcular a sua Velocidade?

A velocidade com que as ondas mecânicas espalham-se depende de duas propriedades gerais do material em que é transportada: a densidade e a elasticidade.

O cálculo da velocidade da onda deve considerar o período e o seu comprimento.

O período é o tempo que a onda leva para completar uma ondulação, enquanto o seu comprimento é a distância que a onda percorre durante um período.

Assim, para calcular a velocidade, usamos a seguinte fórmula:

As ondas mecânicas propagam-se nos meios sólidos líquidos e gasosos
Representação de onda mecânica de comprimento λ e amplitude A.

Frequência

A frequência é a quantidade de oscilações realizadas a cada unidade de tempo. No SI, a unidade de medida de frequência é o hertz (Hz).

A frequência f se relaciona com o período T segundo a equação:

As ondas mecânicas propagam-se nos meios sólidos líquidos e gasosos

Rafael C. Asth

Professor de Matemática, licenciado e pós-graduado em ensino da Matemática e da Física. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.

A classificação das ondas permite dividi-las de acordo com sua natureza, direção de propagação e direção de vibração. De acordo com sua natureza, a onda pode ser classificada em mecânica, eletromagnética ou gravitacional; de acordo com as direções de propagação, classifica-se como unidimensional, bidimensional ou tridimensional; e de acordo com a direção de vibração, como longitudinal ou transversal.

Tópicos deste artigo

O que são ondas?

Ondas são fenômenos que se propagam no tempo e no espaço transportando energia, sem transportar matéria. São geradas por algum tipo de estímulo, que pode ou não ser periódico, isto é, pode ou não se repetir com regularidade.

São exemplos de ondas: ondas eletromagnéticas (luz visível, radiação infravermelha, raios ultravioletas, ondas de rádio), som, vibrações e terremotos.

Veja também: A luz do vaga-lume

Mapa Mental: Ondas

As ondas mecânicas propagam-se nos meios sólidos líquidos e gasosos

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Tipos de ondas

De acordo com sua natureza (forma de energia de que são feitas), as ondas apresentam três subdivisões: ondas mecânicas, eletromagnéticas e as recém-observadas ondas gravitacionais.

  • Ondas mecânicas: precisam de um meio físico para se propagarem. São produzidas por estímulos mecânicos, como colisões entre corpos envoltos em qualquer meio, como ar, água, metais, etc. As ondas mecânicas são vibrações capazes de se propagarem em meios elásticos (que oferecem pouca perda de energia), como o som e todas as demais formas de vibrações.

  • Ondas eletromagnéticas: são produzidas por variações em campos elétricos e magnéticos, e a variação de um desses campos dá origem ao outro. Essas ondas são capazes de se deslocarem no vácuo com a velocidade da luz, cerca de 3.108 m/s. São classificadas como ondas eletromagnéticas: luz visível, micro-ondas, raios gama, raios X, etc.


Ondas eletromagnéticas são produzidas por oscilações de campos elétricos e magnéticos.

  • Ondas gravitacionais: são ondas de gravidade, que podem ser observadas quando dois ou mais corpos extremamente massivos colidem-se. Apesar de terem sido previstas há muito tempo, só puderam ser observadas recentemente: na ocasião, dois buracos negros colidiram-se, gerando ondas gravitacionais detectáveis na Terra. Essas ondas não necessitam de um meio para se propagarem e propagam-se com a velocidade da luz no vácuo.


Quando dois corpos massivos orbitam-se, eles podem gerar ondas gravitacionais.

Veja também: Qual fenômeno ondulatório torna o céu azul?

Direção de propagação das ondas

As ondas podem ser classificadas de acordo com as direções em que se propagam no espaço. De acordo com essa classificação, há três subdivisões: ondas unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais.

  • Ondas Unidimensionais: podem propagar-se somente em uma direção do espaço. Como exemplo, podemos citar a onda de energia potencial elástica, que se forma quando uma mola esticada é solta.

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  • Ondas Bidimensionais: propagam-se em duas direções simultâneas. Por exemplo: quando uma pedra cai em um lago de águas calmas, formam-se ondas bidimensionais que deslocam-se pela superfície do lago.

  • Ondas Tridimensionais: conseguem propagar-se nas três direções do espaço simultaneamente. Por exemplo: o som e a luz são ondas de propagação tridimensional.

Veja também: Olhar para o céu é ver o passado

Direção de vibração das ondas

Existem duas possibilidades de classificação relacionadas à direção de vibração das ondas: ondas longitudinais e ondas transversais.

  • Ondas longitudinais: propagam-se na mesma direção que o estímulo que as produz. Por exemplo: para produzirmos um som, a passagem do ar faz as cordas vocais vibrarem para frente e para trás, produzindo regiões de compressão e rarefação do ar. Essas regiões deslocam-se na mesma direção da vibração das cordas vocais. Observe a imagem abaixo:

  • Ondas transversais: propagam-se em direções perpendiculares às do estímulo responsável por produzi-las. Por exemplo: ao balançarmos uma corda para cima e para baixo, a onda que é produzida desloca-se para frente, na direção horizontal.


A figura acima mostra-nos que a luz que enxergamos é um exemplo de onda transversal.

Resumo sobre classificação das ondas

  • As ondas podem ter três naturezas distintas: mecânicas, eletromagnéticas e gravitacionais.

  • As ondas podem propagar-se em uma, duas ou três direções do espaço, sendo classificadas, respectivamente, como ondas unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais.

  • As ondas podem ser classificadas segundo sua direção de vibração: ondas que se propagam na mesma direção que seu estímulo são longitudinais, já as ondas que se propagam em direções perpendiculares às do seu estímulo são ondas transversais.

Exercícios sobre classificação das ondas

1. Assinale, entre as alternativas abaixo, aquela que apresenta somente ondas mecânicas:

a) ultrassom, raios X e raios ultravioletas

b) raios gama, raios cósmicos e micro-ondas

c) ondas de rádio, infravermelho e infrassom

d) vibração, ultrassom, infrassom

e) raios catódicos, ondas de rádio e luz visível

Resolução:

Ondas mecânicas são aquelas capazes de se propagarem apenas em algum meio físico. Entre as alternativas mostradas acima, portanto, são ondas mecânicas somente ultrassom, infrassom e vibração. Dessa forma, a alternativa correta é a letra D.

2. Entre as ondas abaixo, aquelas que podem ser consideradas transversais são apenas:

I – Ondas sonoras

II – Ondas eletromagnéticas

III – Ondas formadas em cordas

IV – Ondas formadas nas superfícies de líquidos

V – Ondas formadas em molas

Resolução:

Todas as ondas transversais propagam-se em direções perpendiculares às do estímulo responsável por produzi-las. Portanto, são ondas transversais: II, III e IV.  

Como se propagam as ondas mecânicas?

Quanto à natureza de uma onda mecânica, sua principal característica é que ela só se propaga em meios elásticos, entre partículas interligadas. Esse fenômeno ocorre apenas em meios materiais, pois a onda mecânica necessita de um meio material para se propagar. Isso significa que ela nunca se propaga no vácuo.

O que são ondas mecânicas e onde se propagam?

Onda mecânica é uma perturbação que se propaga em um meio material e é capaz de transportar energia. As ondas mecânicas são vibrações ou perturbações no meio carregando energia. Essas ondas não carregam matéria e precisam de um meio para se propagar, diferentemente das ondas eletromagnéticas.

Quais os meios as ondas se propagam?

As ondas sonoras se propagam em um meio material -- sólido, líquido ou gasoso. Esse meio pode ser unidimensional, como uma corda esticada; bidimensional, como a membrana de um tambor; ou tridmensional como a atmosfera.

Quais das seguintes ondas mecânica se propaga em materiais nos estados sólidos líquidos e gasosos?

Ocorre nos estados sólidos, líquidos e gasosos Por isso, as ondas sonoras são consideradas mecânicas. Além do mais, o som também é uma onda longitudinal, pois a propagação é paralela à vibração .