Quais as 4 principais características de uma onda?

No estudo sobre ondas, vimos que ondas são perturbações que se propagam em um meio. Já a onda eletromagnética não necessita de um meio material para se propagar, ou seja, as ondas eletromagnéticas se propagam tanto no vácuo quanto em certos meios materiais.

Basicamente podemos citar como sendo as principais características de uma onda eletromagnética: a amplitude, a velocidade de propagação, a frequência e o comprimento de onda.

Frequência e comprimento de onda

Em se tratando de uma onda eletromagnética, denominamos frequência o número de oscilações produzidas pelos campos elétrico e magnético durante o intervalo de um segundo. No Sistema Internacional de Unidades, a grandeza física que caracteriza a frequência de uma onda é dada em hertz, cujo símbolo é Hz.

A frequência de uma onda é determinada no instante de sua geração e ela não muda durante a propagação da onda, mesmo que passe por diferentes meios. Na figura abaixo mostramos os campos elétrico

Na figura abaixo também se observa a amplitude desses campos em determinado instante. Veja que os campos oscilam no espaço.

A menor distância entre dois pontos consecutivos nos quais a perturbação se repete é o comprimento de onda, indicado pela letra grega λ (lambda).

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Na figura abaixo mostramos a variação da amplitude do campo, vista em um mesmo ponto do espaço, à medida que o tempo passa. A amplitude oscila com um período T, ou uma frequência f = 1/T.

Ao analisarmos uma onda durante certo intervalo de tempo, estamos na verdade fazendo uma relação matemática que denominamos período da onda, ou seja, o período T da onda é o quociente entre a distância de um comprimento de onda (λ) e o intervalo de tempo gasto para percorrê-lo. Tomando como base a distância que uma onda percorre e o tempo que ela gasta, podemos definir a velocidade de propagação de uma onda, como:

No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas se propagam com a mesma velocidade, conhecida como velocidade da luz c. Assim, no vácuo,

c=λ.f

As incógnitas das equações acima são:

v– velocidade de propagação da onda
f – frequência da onda
T – período da onda
λ – comprimento de onda

Aproveite para conferir nossa videoaula relacionada ao assunto:

O som nada mais é do que as vibrações (uma forma de energia) que se propagam na forma de ondas por um determinado meio. Diferentes tipos de meio afetam as propriedades da onda de maneira diferente. Isso significa que o som não viajará se o meio não existir? Correto. Não vai. É impossível que as ondas sonoras viajem no vácuo. Para diferentes seres vivos, a frequência audível varia, por exemplo, para humanos, as ondas sonoras que se situam entre a frequência de 20 Hz a 20 kHz são audíveis, Todas as frequências menores que esta são infra-sônicas e todas as frequências acima desta frequência são ultrassônicas para humanos. 

Existem tantas outras características das ondas sonoras que afetam a onda e suas propriedades. Vamos dar uma olhada neles,

Características das ondas sonoras

Ondas sonoras são aquelas vibrações que, quando se aproximam de nossos ouvidos, são levadas ao cérebro, que então processa a informação para que o som seja ouvido. As características das ondas sonoras afetam as ondas e a propagação de diferentes maneiras, existem 5 características básicas da onda sonora. Quando a vibração é desenhada na forma de uma onda, torna-se muito fácil deduzir as características apenas olhando para a onda, 

Nota: A onda mostrada acima é uma onda transversal, mas as ondas sonoras são conhecidas por serem de natureza longitudinal, elas são representadas na forma longitudinal para melhor compreensão dos conceitos

Comprimento de onda (λ)

Um comprimento de onda é definido como a distância mínima percorrida pela onda antes de começar a se repetir. O comprimento de onda é na verdade um parâmetro de comprimento, portanto, a unidade SI de comprimento de onda é metro. A onda sonora é longitude por natureza, e a combinação da distância de uma rarefação e compressão completas dá comprimento de onda. O símbolo para o comprimento de onda usado é λ.

Período de tempo (T)

O período de tempo de uma onda sonora é definido como o tempo necessário para um ciclo completo. Um ciclo da onda é definido por uma rarefação e compressão completas na vibração. O período de tempo é medido em segundos. O período de tempo também é usado para descobrir a frequência da onda, o recíproco do período de tempo fornece a frequência da onda.

Frequência / tom (ν)

A frequência da onda sonora é definida como o número de ciclos completados pela onda em 1 segundo. A frequência da onda também pode ser definida como o número de vibrações criadas pela onda em um segundo. A unidade SI de frequência é Hertz (Hz) e é representada como o símbolo nu (ν). A frequência é o parâmetro da onda que não muda com a mudança do meio de propagação. Portanto, a frequência da onda sempre permanece a mesma.

Um exemplo da frequência da onda é,

Na figura acima, a frequência da onda deve ser determinada. Como é claramente visível que dois ciclos são concluídos em 1 segundo. Portanto, pode-se concluir que a frequência da onda é de 2 Hz.

Fórmula para descobrir a frequência da onda,

Frequência (ν) = 1 / T, Onde T = Período de Tempo

Nota: O período de tempo e a frequência de uma onda são recíprocos e, portanto, se uma onda tiver mais período de tempo, ela terá menos frequência e vice-versa.

Velocidade da onda

A velocidade da onda é definida como a distância percorrida pela onda sonora por unidade de tempo. A distância percorrida nada mais é do que o comprimento de onda da onda. A unidade SI da velocidade da onda sonora é metro / segundo (m / seg).

Velocidade da onda sonora = Comprimento de onda / período de tempo

Velocidade da onda sonora = Comprimento de onda × frequência

v = λ × ν (m / s)

Amplitude / Loudness (A)

A amplitude da onda informa a quantidade de energia presente na onda. A amplitude é normalmente conhecida como o volume da onda sonora é definido pela altura máxima (verticalmente) atingida pela onda, quanto maior a magnitude, maior será o volume. Em uma onda sonora, a magnitude de uma rarefação ou compressão é definida como a amplitude dessa onda.

Problemas de amostra

Questão 1: Explique com a ajuda de diagramas como um determinado som é mais alto que o outro?

Resposta :

O volume de qualquer som é determinado por sua amplitude. Quanto maior a amplitude da onda, mais alto é o som. Abaixo, duas figuras diferentes mostram as ondas sonoras de dois sons diferentes, onde o primeiro som é mais alto e o segundo som é menos alto (mais baixo)

Pergunta 2: O período de tempo de uma onda é de 20 milissegundos. Qual será a frequência desta onda?

Responder:

Como a fórmula conhecida para a frequência da onda é, 

Frequência = 1 / período de tempo

Frequência = 1 / (20 × 10 -3 )

Frequência = 1000/20

Frequência = 50Hz

Pergunta 3: Duas ondas com frequências de 10 Hz e 50 Hz são fornecidas. Qual onda tem mais período de tempo?

Responder:

O período de tempo para a primeira onda = 1 / frequência 

= 1/10

= 0,1 segundo.

O período de tempo para a segunda onda = 1 / frequência

= 1/50

= 0,02 segundo.

Portanto, o período de tempo da primeira onda é maior do que o período de tempo da segunda onda.

Questão 4: Explique como as características de uma onda de som e de uma onda de luz diferem uma da outra.

Responder:

Diferença entre as características da onda sonora e da onda luminosa,

• As ondas sonoras são ondas longitudinais, enquanto as ondas de luz são ondas transversais.
• As ondas sonoras sempre requerem um meio para viajar, ou seja, não podem viajar no vácuo, enquanto as ondas de luz não requerem nenhum meio material, pois são ondas eletromagnéticas.
• A velocidade da luz é de aproximadamente 330 m / s, enquanto a velocidade da onda de luz é de 3 × 10 8 m / s.
• As ondas sonoras são ondas mecânicas, mas as ondas de luz são ondas eletromagnéticas.

Pergunta 5: A velocidade de uma onda é 300m / seg e o comprimento de onda é fornecido como 20Hz. Qual será o comprimento de onda desta onda?

Responder:

A velocidade de uma onda é dada como,

Velocidade = frequência × comprimento de onda 

300 = 20 × λ

λ = 15 metros

Portanto, o comprimento de onda dessa onda é de 15 metros.

Pergunta 6: O período de tempo de uma onda é de 1 segundo e o comprimento de onda é de 10 metros. Existe outra onda com um período de tempo de 3 segundos e comprimento de onda de 30 metros. Qual das duas ondas tem mais velocidade.

Responder:

Velocidade da primeira onda = 10/1

Velocidade = 10m / s

Velocidade da segunda onda = 30/3

Velocidade = 10m / s

Conseqüentemente, a velocidade de ambas as ondas são iguais.

Quais são as principais características de uma onda?

Quais são as 4 principais características das ondas eletromagnéticas?

O que e uma onda e quais as suas características?