Este documento discute as características e propagação de ondas. Trata-se de ondas mecânicas e eletromagnéticas, incluindo suas diferenças. Explica conceitos como frequência, período, comprimento de onda e amplitude. Fornece também exemplos de cálculos envolvendo estas grandezas.

1.  Características das ondas

A
T
f
Quando surgir este sinal, explore a animação!

2. Comunicação – produção e propagação de sinais
Toda a comunicação de informação envolve a transmissão e uso de sinais.
Sinal
Um sinal é uma perturbação de qualquer espécie que é usada
para comunicar (transmitir) uma mensagem ou parte dela.
Propagação
de um sinal
Sinais originam ondas que se propagam no espaço e no tempo.
Numa onda há propagação de energia,
por vezes a grandes distâncias, mas não
há deslocamento de matéria. Há
apenas oscilações das partículas.

3. O que é uma onda? (propagação de uma perturbação)
O que acontece numa onda é mais ou menos
o que acontece no chamado «efeito dominó».
Uma perturbação é causada, por alguém ou
por alguma fonte, e esta perturbação
propaga-se de um ponto para outro
Efeito «dominó»
Quando se coloca uma fila de dominós, por exemplo, e se derruba o primeiro,
causa-se uma perturbação somente no primeiro dominó.
A perturbação propaga-se de um lugar para o outro.
A perturbação causada no primeiro dominó chega até ao último, derrubando-o,
apesar de cada dominó não ter saído da sua posição inicial.
A energia aplicada ao primeiro dominó chega até à última peça.
A perturbação transportou somente energia.

4. Ondas – propagação de sinais
Toda a comunicação de informação envolve a transmissão e uso de sinais.
Emissão Propagação Recepção
Vibração de
um objeto
Onda de som
(mecânica)
Ouvido
(membrana)
Som
Luz Oscilações de
cargas eléctricas
Onda de luz
(electromagnética)
Olho
(retina)

5. Ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas
Ondas mecânicas Ondas electromagnéticas
Ondas mecânicas são aquelas que
precisam de um meio material para
se poderem propagar.
Ondas electromagnéticas não precisam
de meios materiais para se propagar.
A perturbação é causada em campos
electromagnéticos e propaga-se através
deles.
Ondas no oceano Som
Todas são perturbações causadas
em meios materiais
A luz do Sol
chega até nós
mesmo existindo
vácuo no espaço.
Outros exemplos de ondas
electromagnéticas são as
microondas, as ondas de rádio etc.
Luz

6. Tipos de Ondas
Ondas
Ondas transversais Ondas longitudinais
As espiras vibram numa direcção
perpendicular à direcção de propagação
da onda.
As espiras vibram para um lado e para o
outro da posição de equilíbrio na própria
direcção de propagação.
As ondas eletromagnéticas são ondas
transversais.
As ondas sonoras (gases e líquidos) são
ondas longitudinais.

7. Exercício 1
R:
As ondas sonoras são ondas longitudinais ou transversais?
Na frase seguinte, apague o termo que não interessa entre as duas
hipóteses apresentadas.
“Nas ondas sonoras, a direção de vibração é (vertical/horizontal);
esta direção (coincide/não coincide) com a direção de
(condução/propagação).”

8. Onda sonora – onda longitudinal
Formam-se:
• zonas de compressão ( zonas com mais ar e,
por isso, com maior pressão)
• zonas de rarefacção (zonas com menos ar,
ou seja, com menor pressão)
… que se vão ambas propagando no espaço.
As vibrações da fonte sonora (por exemplo,
um diapasão), comprimem e descomprimem
sucessiva e periodicamente o ar em volta da
fonte sonora.

9. Características das ondas

A
Frequência (f)
 Número de vibrações por segundo.
 A unidade do Sistema Internacional é o hertz (Hz)
Comprimento de onda ()
 Distância entre os inícios de duas cristas (ou ventres) consecutivos.
 A unidade do Sistema Internacional é o metro (m)
Período (T)
 Tempo de uma vibração completa
A unidade do Sistema Internacional
é o segundo (s)
Amplitude (A)
 Distância máxima entre uma crista (ou um ventre) e a posição de equilíbrio.
A unidade do Sistema Internacional é o metro (m)

10. Comprimento de onda, c.d.o. ()

11. Ondas com amplitudes (A)
diferentes
Características das ondas
Ondas com períodos (T),
frequências (f) e
comprimentos de onda ()
diferentes

12. Exercício 2
O gráfico abaixo representa a propagação de uma onda.
Quantas oscilações completas estão representadas na figura?
R:
O comprimento de onda está representado pela letra ….
A amplitude da onda está representada pela letra ….
Complete as frases seguintes com as letras A, B, C ou D da figura.

13. Exercício 3
Resposta:
Observe a representação abaixo de uma onda.
Indique o valor da amplitude (A) e do comprimento de onda ().

14. Considere, por exemplo, que há 100 oscilações completas em cada
segundo.
Para determinar o período, calcula-se o intervalo de tempo que uma
oscilação demora a efectuar-se:
s0,01TT 
100
1
Se há 100 oscilações completas em cada segundo, então a
frequência é de 100 Hz:
Hz100f
Logo, o período é o inverso da frequência e vice-versa
f
1
T
T
1
f
Relação entre período (T) e frequência (f)

15. Exercício 4
Exemplos resolvidos
Se f = 20 Hz sT 05,0
20
1

Se T = 4 s Hzf 25,0
4
1

Para resolver:
f = 10 Hz T =
T = 0,4 s f =

16. Exercício 5
O gráfico ao lado representa a
propagação de uma onda.
Cada quadrícula mede 2 cm de lado.
Com base nas informações do gráfico,
determine, em unidade S.I.:
a) O comprimento de onda
 =
b) A amplitude
A =
c) O período
T =
c) A frequência
f =

17. Exercício 6
R:
A figura seguinte representa uma onda de frequência 20 Hz.
a)Indique a amplitude (A).
c) Calcule o período.
b)Indique o c.d.o. ().

18. Velocidade
Toda as ondas possuem uma velocidade de propagação.
Geralmente a velocidade da onda depende do meio material
onde ela se está a mover.
Para calcular esta velocidade média
é preciso dividir a distância percorrida
pela onda pelo tempo.
A tabela permite comparar, por exemplo, a
velocidade do som em diferentes meios.
Em que material o som se propaga com maior velocidade?
Água ou ar?
t
d
v


Características das ondas
Meios materiais Velocidade de propagação
do som (m/s)
Ar (0 ºC) 330
Ar (20 ºC) 340
Água (20 ºC) 1480
Água (25 ºC) 1498
Cobre (20 ºC) 3750

19. Exercício 7
Resposta:
Classifique as afirmações que se seguem como verdadeiras ou falsas.
(A) A velocidade de propagação de som na água é maior do que no cobre, à
mesma temperatura.
(B) A velocidade de propagação do som na água é menor do que no ar, à
mesma temperatura.
(C) A velocidade de propagação do som na água a 25 ºC é igual à
velocidade de propagação do som na água a 0 ºC.
(D) A velocidade de propagação do som aumenta com a temperatura.

20. Exercício:
Numa noite de trovoada, ouvi o trovão (som) 5 segundos após ter visto o
relâmpago (descarga eléctrica com emissão de luz).
A que distância caiu o relâmpago?
No ar:
Luz: v ≈ 300 000 000 m/s
Som: v = 340 m/s
Dados: v = 340 m/s
t = 5 s
Pedido: d = ?
Resolução:

R: O relâmpago caiu a uma distância de 1700 m (1,7 km).
t
d
v


5
340
d

 d = 340  5 = 1700 m
Velocidade de propagação – exercício resolvido
t
d
v



21. Exercício 8
R:
A Sofia viu um relâmpago e passados 4 s ouviu o som do trovão.
Sabendo que a velocidade de propagação do som no ar é 340 m/s, a
Sofia fez os cálculos e concluiu que o núcleo da trovoada estava a
cerca de 3 km.
Determine a distância e mostre que a Sofia errou nos seus cálculos.

22. Frequência (f) e comprimento de onda ()
fv   O produto entre o c.d.o. () e a frequência (f) é
igual à velocidade de propagação da onda (v).
Este facto é fácil de compreender fazendo uma analogia com o
caminhar do adulto e da criança da figura ao lado.
Os dois caminham lado a lado, ou seja, à mesma velocidade.
Como a criança dá passos de menor comprimento, terá que, para
acompanhar o adulto, movimentar as pernas com maior frequência
(maior número de passos por segundo).
As grandezas frequência e comprimento de onda relacionam-se através da expressão:
Num dado meio material, quanto maior for a frequência (f) de uma onda
sonora, menor será o seu comprimento de onda ().

23. Características das ondas – exercício resolvido

24. Características das ondas – exercício resolvido
Exercício resolvido:
Uma onda sonora de 20 Hz propaga-se no ar a uma velocidade de 340 m/s.
Qual o seu comprimento de onda?
Resolução: v = f × 
v = 340 m/s 340 = 20 × 
f = 20 Hz Então,  = 340  20 = 17 m
 = ? O comprimento de onda é de 17 m.

25. Exercícios 9 e 10
R:
Determine a frequência de uma onda sonora que se propaga na água com um
comprimento de onda de 30 m.
A velocidade de propagação na água é de 1500 m/s.
Uma onda sonora de 5000 Hz propaga-se no ar (v = 340 m/s).
Qual é o seu comprimento de onda?
R: