Conteúdos

Este roteiro de estudos de física apresenta as principais características físicas de uma onda mecânica, bem como dos principais fenômenos ondulatórios manifestados por tais ondas. Após indicação de leitura, algumas questões sobre o material sugerido são feitas, visando uma maior fixação do conteúdo. O material também conta com algumas sugestões de vídeos, possibilitando a ampliação dos estudos e o aprofundamento acerca de determinados tópicos. Na última etapa, há exercícios resolvidos.

● Introdução ao tema;
● Ondas mecânicas; e
● Cheque seus conhecimentos.

Objetivos

● Compreender o que é uma onda;
● Compreender as principais características físicas de uma onda mecânica; e
● Compreender o que é uma onda longitudinal e o que é uma onda transversal.

Estude também:

Estudar em casa: acústica e ondas sonoras

Estudar em casa: medidas de distância em astronomia

Palavras-chave:

Tipos de ondas. Ondas mecânicas.

Proposta de trabalho:

O objetivo deste roteiro é auxiliar nos estudos em casa ou em outro ambiente. Nesse sentido, apresenta um percurso com textos-base e algumas propostas de atividades, e, no final, há outros textos e vídeos que podem ajudar a compreender melhor o tema em questão.
Não é necessário fazer todas as etapas, ler todos os textos, ou assistir todos os vídeos, mas as questões norteadoras, bem como as subquestões que advêm delas, ajudam na captação do conteúdo inteiro e dos principais conceitos.

Leia os textos propostos, sempre buscando as respostas para cada uma das perguntas. Se aparecerem mais dúvidas ao longo da leitura, aproveite para fazer anotações em seu caderno e aumentar ainda mais sua pesquisa. Após as leituras de cada um dos textos, escreva um parágrafo resumindo seu aprendizado.

 

1ª Etapa: Introdução ao tema

Imaginemos a cena a seguir: o músico Lulu Santos canta e toca a sua música “Como uma onda no mar”, em um programa televisivo.
As notas musicais da guitarra constroem a melodia de sua canção. Elas são ondas sonoras, produzidas nas cordas de sua companheira de palco, que se propagam pelo ar.

A onda do mar, que vem na letra da música, e as ondas sonoras, produzidas pela sua guitarra, têm algo em comum: necessitam de um meio material para se propagar.

O meio material da onda do mar é a água, naturalmente. E o meio material das ondas sonoras é o ar.

Ondas que necessitam de um meio material para se propagar são caracterizadas como ondas mecânicas.

As vibrações nas cordas da guitarra, que originam as mais diversas notas musicais, são, também elas, ondas mecânicas.

No entanto, o sinal que chega até a TV, que nos permite assistir à apresentação do artista, é produzido por um outro tipo de onda: as ondas eletromagnéticas. Tais ondas não necessitam de um meio material para se propagar, ou seja, propagam-se também no vácuo.

Eis a principal diferença entre as ondas eletromagnéticas e as ondas mecânicas: as eletromagnéticas se propagam no vácuo, e as mecânicas não. No entanto, em ambos os casos, as ondas possuem a qualidade de apenas transportar energia, mas não transportam matéria.

Sem o mar e sem o ar não haveria, das ondas mecânicas, a propagação. Nem haveria tal canção: “Como uma onda no mar”.

Este material tem como objetivo apresentar um caminho possível para a compreensão das principais características físicas das ondas mecânicas, sejam elas ondas no mar, ou ondas no ar.

Se a onda precisa de meio material para se propagar, trata-se de uma onda mecânica, sem erro!

Bons estudos!

2ª Etapa: Ondas mecânicas

Pergunta norteadora: O que são ondas mecânicas?

OLIVEIRA, Gabriela de. “Ondas mecânicas”; Mundo Educação
Acesso em 20 de janeiro de 2023.

A partir da Introdução ao tema (1ª etapa deste material), e do texto acima, responda às seguintes perguntas:

1) Como podemos definir uma onda mecânica?

2) Uma onda pode transportar matéria?

3) Ondas mecânicas se propagam no vácuo?

4) Cite alguns exemplos de ondas mecânicas.

5) Cite um tipo de onda que não necessita de um meio material para se propagar.

6) Quais são as principais características físicas de uma onda mecânica?

7) Tal como qualquer outro tipo de onda, as ondas mecânicas exibem fenômenos ondulatórios específicos:
a) reflexão
b) refração
c) difração
d) interferência
Explique o que a onda mecânica faz em cada um desses fenômenos ondulatórios.

8) Em se tratando da direção de vibração de uma onda mecânica:
a) Quando a vibração que a provoca é perpendicular (forma um ângulo de 90°) à sua direção de propagação, como ela é caracterizada?
b) Quando a vibração que a provoca é paralela (mesma direção) à sua direção de propagação, como ela é caracterizada?

9) Em se tratando da direção de propagação, como uma onda mecânica pode ser caracterizada?

10) Qual é a equação que utilizamos para calcular a velocidade de propagação de uma onda?

Para saber mais, assista:

O que é uma Onda? – Ciência Todo Dia
Acesso em: 20 de janeiro de 2023.

Classificação das Ondas – Brasil Escola
Acesso em: 20 de janeiro de 2023.

Ondas Mecânicas – Dáskalos
Acesso em: 20 de janeiro de 2023.

Respostas da 2ª Etapa

1) Ondas mecânicas são perturbações, vibrações de um determinado meio, que carregam energia e precisam de um meio material para se propagar.

2) Não. Independentemente do tipo de onda, ela só é capaz de transportar energia, mas não transporta matéria.

3) Ondas mecânicas não se propagam no vácuo. Necessitam de um meio material para se propagar.

4) Exemplos de ondas mecânicas:
● Ondas sonoras;
● Ondas marítimas; e
● Ondas sísmicas.

5) As ondas eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagar, ou seja, são capazes de se propagar no vácuo. Vale destacar que as ondas eletromagnéticas, naturalmente, também se propagam em diferentes meios materiais, com diferentes velocidades (que dependem das características do meio material). Mas, além de se propagarem em diferentes meios materiais, possuem a característica de se propagar também no vácuo, diferentemente das ondas mecânicas.

6) As principais características físicas de uma onda mecânica são:
● frequência (f) -> oscilação da onda;
● amplitude (A) -> intensidade da onda;
● comprimento de onda (𝛌) -> tamanho da onda; e
● velocidade (v) -> rapidez da onda.

7) Fenômenos ondulatórios:
a) Reflexão: a onda encontra um obstáculo e volta.
b) Refração: a onda muda de meio.
c) Difração: a onda contorna obstáculos.
d) Interferência: a onda encontra outra onda.

8) Respostas:
a) Ela é caracterizada como uma onda transversal.
b) Ela é caracterizada como uma onda longitudinal.

9) Unidimensional, bidimensional e tridimensional.

10) Equação para cálculo da velocidade de propagação de uma onda:

3ª Etapa: Cheque seus conhecimentos

Realizar questões é um excelente exercício durante o estudo autodirigido. Abaixo, alguns exemplos de questões sobre o tema estudado:

1) Marque M para ondas do tipo mecânica e E para ondas do tipo eletromagnéticas.
( ) Ondas do mar.
( ) Ondas sonoras.
( ) Ondas de radiofrequência.
( ) Ondas nas cordas de um piano.
( ) Bluetooth.
( ) Raios X.
( ) Ondas produzidas pelo aparelho de ultrassonografia.

a) M,M,M,E,M,E,M
b) M,M,E,M,E,E,M
c) M,M,M,M,E,E,E
d) E,E,E,E,E,E,E
e) E,E,E,M,M,M,M

Resposta: B.

Justificativas:
Ondas do mar (M): propagam-se na água, por isso, são mecânicas.
Ondas sonoras (M): O som precisa de moléculas para propagar-se, por isso, é uma onda mecânica.
Ondas de radiofrequência (E): As ondas de rádio não precisam de meio de propagação, assim, são ondas do tipo eletromagnética.
Ondas nas cordas de um piano (M): Essas ondas propagam-se nas cordas do instrumento, por isso, são ondas mecânicas.
Bluetooth (E): A tecnologia do Bluetooth funciona por meio de ondas de rádio.
Raios X (E): São ondas eletromagnéticas produzidas a partir da colisão de elétrons com objetos metálicos.
Ondas produzidas pelo aparelho de ultrassonografia (M): São ondas sonoras de alta frequência, impossíveis de serem percebidas pelo aparelho auditivo humano.

Disponível em: Brasil Escola.
Acesso em: 20 de janeiro de 2023.

2) Marque a alternativa que apresenta os nomes corretos dos conceitos descritos abaixo.
1) Tipo de onda que precisa de um meio de propagação.
2) Onda que se propaga em duas dimensões.
3) Onda que possui a direção de propagação perpendicular à vibração.

a) Ondas eletromagnéticas, ondas unidimensionais, ondas transversais.
b) Ondas eletromagnéticas, ondas bidimensionais, ondas transversais.
c) Ondas mecânicas, ondas bidimensionais, ondas longitudinais.
d) Ondas eletromagnéticas, ondas tridimensionais, ondas longitudinais.
e) Ondas mecânicas, ondas bidimensionais, ondas transversais.

Resposta: E.

Justificativa:
1) As ondas mecânicas são as ondas que precisam de um meio de propagação.
2) As ondas bidimensionais são aquelas que se propagam em duas dimensões. Como exemplo podemos citar as ondas que se propagam em um lago após a queda de algum objeto na água.
3) As ondas transversais possuem direção de propagação perpendicular à direção de vibração. Todas as ondas eletromagnéticas são transversais.

Disponível em: Brasil Escola.
Acesso em: 20 de janeiro de 2023.

3) (Unifor/CE/Janeiro/Conh. Gerais/2001) Na figura está representada a configuração de uma onda mecânica que se propaga com velocidade de 20 m/s.

A frequência da onda, em hertz, vale:
a) 5,0
b) 10
c) 20
d) 25
e) 50

Resposta: D.

Resolução:
Pela figura podemos perceber que

Passando para metros, que é a unidade de medida no SI para o comprimento de onda, temos:

Como v = λ . f e sabendo que v = 20 m/s, temos:

Disponível em: Mundo Educação.
Acesso em: 20 de janeiro de 2023.

Roteiro de estudos elaborado pelo Prof. Me. Elves Silva Moreira.
Revisão textual: Professora Daniela Leite Nunes.
Coordenação Pedagógica: Prof.ª Dr.ª Aline Bitencourt Monge.

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