O documento discute conceitos fundamentais sobre ondas, incluindo sua propagação, vibração e características. Apresenta exemplos de ondas unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais, além de ondas longitudinais, transversais e mistas. Também explica termos como período, frequência, comprimento de onda e características de ondas sonoras como altura, intensidade e timbre.

1. Ondulatória
Professor: Mário Sérgio

2. Onda é uma perturbação que se propaga, transmitindo apenas energia, sem transportar matéria.
O funcionamento das ondas depende de vários aspectos: direção de propagação, natureza e vibração.

3. Quanto à direção de propagação
•Unidimensionais – Propagam-se em uma direção. Ex: ondas que se propagam ao longo do comprimento de uma corda.
•Bidimensionais – Propagam-se em um plano. Exemplo: ondas que se propagam na superfície de um líquido.
•Tridimensionais – Propagam-se em todas as direções. Exemplo: o som enche completamente o volume da sala

4. Quanto à vibração das partes da onda
•Longitudinais – a vibração e a propagação de energia ocorrem no mesmo plano, ou seja, a vibração e a propagação são paralelas. Exemplos: som, ondas em uma mola esticada e liberada, etc.
•Transversais – Também são chamadas de senoidais. A vibração ocorre perpendicularmente ao plano de propagação de energia. Exemplos: ondas em uma corda “Sacudida”, todas as ondas eletromagnéticas, etc.

5. Quanto à vibração das partes da onda
•Mistas – a vibração é composta, ou seja, ocorre tanto paralela como perpendicularmente ao plano de propagação de energia. Exemplos: ondas na superfície de líquidos em geral e de alguns sólidos.

6. Quanto à vibração das partes da onda

7. As ondas eletromagnéticas são exclusivamente estudadas e comparadas. Portanto, é importante analisar com atenção a tabela a seguir.

8. Para se estudarem os fenômenos ondulatórios é importante conhecer outros pontos de referência das ondas e o comportamento deles.

9. Eixo principal – linha imaginária que “corta” a onda indicando sua posição de equilíbrio.
Y (Elongação) – distância dos pontos da onda ao eixo principal.
Crista – ponto mais alto da vibração
Vale (depressão) – ponto mais baixo da vibração.
A (amplitude) – elongação máxima da onda, ou seja, a distância do eixo principal até a crista ou o vale.
λ (comprimento de onda) – tamanho de uma oscilação completa da onda.

10. Como se nota, o movimento ondulatório é periódico: ocorre a partir de uma perturbação repetitivamente contínua gerada por uma fonte. Atende, portanto, aos mesmos princípios dos movimentos harmônicos simples (MHS). Tanto para um como para outro apresentam-se como características fundamentais:

11. Período (T) – intervalo de tempo necessário para uma oscilação se completar;
Frequência (f) – número de oscilações produzidas na unidade de tempo, ou seja:
푓= 푛° 푑푒 푝푒푟푡푢푟푏푎çõ푒푠 푢푛푖푑푎푑푒 푑푒 푡푒푚푝표 = 푛 Δ푡
Logo: 푓= 1 푇

12. OBSERVAÇÃO:
Quando o tempo for medido em segundos, a frequência será o inverso do segundo, chamado de hertz (Hz). 1 푠푒푔푢푛푑표 =hertz
Quando o tempo for medido em minutos, a frequência será dada em rotações por minuto (RPM).

13. 01. (PUC MG) Uma onda se propaga em uma corda, conforme figura ao lado. Com base nos dados apresentados, conclui-se que a frequência dessa onda é:
a. 2 Hz
b. 3 Hz
c. 6 Hz
d. 9 Hz
e. 12 Hz
02. (UFMG) Ao vibrar, um diapasão produz uma onda sonora, que corresponde a uma certa nota musical. Essa onda provoca deslocamentos periódicos nas moléculas de ar a partir de suas posições de equilíbrio. O gráfico mostra o deslocamento médio d das moléculas, em nm (10−9m), em função do tempo t, em ms (10−3s).

14. a. Usando o gráfico, determine a amplitude dessa onda sonora.
b. Usando informações do gráfico, DETERMINE o período dessa onda sonora.
c. CALCULE o comprimento de onda dessa onda sonora propagando-se no ar.

16. A acústica é a parte da ondulatória que estuda as ondas mecânicas e longitudinais que alcançam o tímpano humano e fazem-no vibrar de tal forma que é possível se perceber uma perturbação, a qual é denominada som. Essa área também estuda os infra-sons e os ultra-sons, que são as vibrações que não podem ser ouvidas pelos seres humanos, por estarem fora da faixa audível deles (20 Hz a 20kHz), mas que são percebidas por outros animais.

17. Para se compreender o som de forma mais clara, faz-se necessário conhecer suas principais características, as quais estão diretamente associadas às capacidades fisiológicas humanas, como:

18. Altura – Qualidade que está ligada à frequência (f) do som e que permite ao ser humano diferenciar sons agudos (alta frequência) de sons graves (baixa frequência);

19. Intensidade – qualidade que está ligada à amplitude (A) do som e que permite ao ser humano diferenciar sons fortes (grande amplitude) de sons fracos (pequena amplitude) de uma mesma frequência.

20. Timbre – é a qualidade que está ligada à forma da onda e que permite ao ser humano diferenciar a fonte emissora do som. Resulta, portanto, da sobreposição de diversos harmônicos característicos da fonte e que são determinados pelo material e formado dessa fonte emissora.

21. Observação: os desenhos referentes dos timbres são representações transversais das ondas sonoras, que são longitudinais. Essas imagens foram obtidas por um osciloscópio.

22. A intensidade sonora percebida resulta da potência da fonte emissora e da distância em que se encontra o ser humano dela. É dada, então, pela áreaa em que o som se “dispersou”, sendo expressa pela equação:
퐼= 푃 퐴
Para a qual:
P – potência (W)
A – área (m²) (A = 4∙휋∙푅²)
I – intensidade sonora (W/m²).

24. A intensidade mínima percebida pelo ser humano ou o seu limiar de audibilidade, no qual é possível perceber o som mais fraco, corresponde a 퐼표=10−12 푤/푚². Já a intensidade máxima capaz de ser suportada pelo homem ou o seu limiar de dor, no qual é possível perceber o som mais forte – acompanhado de uma sensação de desconforto insuportável -, corresponde a 퐼푚á푥=1 푊/푚² .

25. Normalmente esses limites são apresentados em decibéis (dB), que é a medida que faz a correspondência linear entre a sensação auditiva e o valor da intensidade sonora, chamada de nível sonoro.
훽=10log( 퐼 퐼표 )

26. Portanto o nível sonoro correspondente ao limiar da dor é:
훽=10log( 퐼 퐼표 )
훽=10log( 110−12)
훽=10log(1012)
훽=10×12
훽=120 푑푏

28. 01. (Fuvest) O som de um apito é analisado com o uso de um medidor que, em sua tela, visualiza o padrão apresentado na figura a seguir.

29. O gráfico representa a variação da pressão que a onda sonora exerce sobre o medidor, em função do tempo, em μs (1 μs = 10−6푠). Analisando a tabela de intervalos de frequências audíveis, por diferentes seres vivos, conclui-se que esse apito pode ser ouvido por:
A) seres humanos e cachorros
B) seres humanos e sapos
C) sapos, gatos e morcegos
D) gatos e morcegos
E) morcegos