Conceito de onda

As ondas transportam energia e quantidade de movimento de um local para outro sem que haja transporte de matéria.

Uma onda é uma pertubação de uma dada propriedade física que se propaga, como deformação, pressão, campo eletromagnético etc. Podemos associar a cada tipo de onda um campo.

Podemos citar o seguinte exemplo: no caso da superfície livre de um líquido o campo é o deslocamento de cada ponto da superfície livre do líquido em relação a forma de equilíbrio. É importante termos a visão física de uma onda como uma situação física descrita por um "campo dependente do tempo", ou seja, uma função do tempo.

A interferência é uma das propriedades características e exclusivas do movimento ondulatório.

Hipóteses iniciais

A menos que indiquemos explicitamente o contrário faremos as seguintes hipóteses:

1. Meio contínuo
é quando ignora-se a estrutura molecular e admiti-se um meio homogêneo. Esta hipótese será válida enquanto a flutuação espacial da onda(determinada pelo comprimento de onda) for grande comparada com a separação intermolecular (da ordem de 1 ångström, \(10^{-10} m\) ).
2. Meio perfeitamente elástico
é aquele onde a energia da onda não diminui a medida que ela se propaga, pois não há absorção e assim a amplitude de oscilação não varia.
3. Meio não dispersivo
conserva a forma do pacote de onda.

Classificação das ondas

Natureza

Conhecemos ondas de duas naturezas, são elas:
Mecânicas
Ondas mecânicas precisam de um meio mecânico para se propagar, não se propagando no vácuo. Exemplo: o som.
Eletromagnéticas
Ondas eletromagnéticas podem se propagar no vácuo e também em alguns meios materiais. Exemplo: luz, ondas de rádio.

Modo de propagação

Transversais
São aquelas onde a vibração do meio de propagação é perpendicular a direção de propagação da onda. (por exemplo, ondas nas cordas de um violão se propagam deta maneira)
Longitudinais
São ondas onde a vibração do meio de propagação é na mesma direção da propagação da onda. (ondas sonoras se propagam desta maneira)
Mistas
Onde ocorre vibração do meio de propagação tanto na direção de propagação quanto na direção perpendicular.
Ilustração de uma onda transversal e outra longitudinal. A onda representada na parte superior da imagem (linha laranja) representa uma onda transversal, onde as partículas oscilam na vertical. Por exemplo, as ondas nas cordas de um violão são transversais. Na parte inferior está representada uma onda longitudinal, onde as partículas oscilam na horizontal, as diferentes cores podem ser pensadas como variações de pressões presentes numa onda. Por exemplo, o som é uma onda de pressão longitudinal que se propaga no ar.

Dimensões

Unidimensionais
São aquelas que se propagam em apenas uma dimensão, como as ondas nas cordas de um violão.
Bidimensionais
São aquelas que se propagam em uma superfície, como as ondas na lona de um tambor.
Tridimensionais
São aquelas que se propagam nas 3 dimensões do espaço, como as ondas sonoras.

Forma

Senoidal
São aquelas que tem forma semelhante as funções trigonométricas (seno, cosseno).
Esféricas
São aquelas cujas frentes de onda se propagam com simetria esférica.
Cilíndricas
São aquelas cujas frentes de onda se propagam com simetria cilíndrica.
Planas
São aquelas cujas frentes de onda são planos.

Elementos de uma onda

Comprimento de onda ( \(\lambda\) )
é a distância entre dois pontos consecutivos com mesma fase.
Período ( \(\tau\) )
é o tempo necessário para um mesmo fenômeno se repetir.
Frequência ( \(f\) ou \(\nu\) )
é o número de vezes que o fenômeno se repetiu por unidade de tempo. A frequência de uma onda é sempre igual a da fonte que a emitiu.
Amplitude ou intensidade ( \(A\)
A Amplitude é uma medida escalar (negativa e positiva) da magnitude da onda, seu valor é dado pela distância da origem até a crista da onda.