Conteúdos

Este é um roteiro de estudos de Física, para compreender o que são as ondas eletromagnéticas, conhecer os tipos de onda que existem e estudar as propriedades de uma onda, com sugestões de vídeos, figuras e resolução comentada de exercícios para checar seus conhecimentos.

● O que é uma onda?;
● Propriedades de uma onda;
● Tipos de ondas; e
● Ondas eletromagnéticas.

Objetivos

● Compreender o que é uma onda;
● Compreender as propriedades de uma onda;
● Conhecer os tipos de onda que existem; e
● Compreender o que são as ondas eletromagnéticas.

Estude também:

Evolução do modelo atômico

Segunda lei de Newton: princípio da inércia

Ondas gravitacionais

Palavras-Chave:

Ondas. Comprimento de onda. Frequência. Período. Amplitude. Velocidade de propagação. Ondas eletromagnéticas.

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, trazendo, no final, 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 integral do conteúdo, bem como de seus principais conceitos.

Leia os textos propostos buscando as respostas para cada uma das perguntas. Caso surjam dúvidas ao longo da leitura, aproveite para fazer anotações em seu caderno e aprofundar sua pesquisa. Após a leitura de cada um dos textos, escreva um parágrafo resumindo seu aprendizado.

1ª Etapa: O que é uma onda?

De uma forma bem ampla, é possível definir uma onda da seguinte forma:

“Ondas são perturbações que se propagam pelo espaço (vácuo), ou em meios materiais, transportando apenas energia. Ou seja, ondas não transportam matéria.”

Perturbação gerando ondas na superfície de um lago – Descomplica. Acesso em 19 de abril de 2021 (crédito: reprodução)

Pergunta norteadora: O que é uma onda?

Ondas – Toda Matéria – Rosimar Gouveia

Acesso em 11 de abril de 2021.

A partir da leitura do texto acima, responda as seguintes perguntas:

– Como se denomina o elemento que provoca uma onda?
– Cite três exemplos de ondas.
– Qual é a parte da Física que estuda as ondas e as suas características?

Para saber mais, assista:
O que é uma Onda? – Ciência Todo Dia
Acesso em 19 de abril de 2021.

2ª Etapa: Propriedades de uma onda

“Independentemente da natureza, forma de perturbação ou propagação, todas as ondas possuem propriedades/características em comum. São elas: comprimento de onda, frequência, período, amplitude, e velocidade de propagação.”

Brasil Escola. Acesso em 19 de abril de 2021 (crédito: reprodução)

Pergunta norteadora: Quais são as principais propriedades de uma onda?

O que é onda? – Brasil Escola – Rafael Helerbrock.

Acesso em 11 de abril de 2021.

A partir da leitura do texto acima, responda as seguintes perguntas:

– Como pode ser definido o conceito de comprimento de onda? Qual é o símbolo utilizado para ele? Qual é a sua unidade de medida no SI?
– Como pode ser definido o conceito de frequência? Qual é o símbolo utilizado para ele? Qual é a sua unidade de medida no SI?
– Como pode ser definido o conceito de período? Qual é o símbolo utilizado para ele? Qual é a sua unidade de medida no SI?
– Como a frequência e o período se relacionam matematicamente?
– Como pode ser definido o conceito de amplitude? Qual é o símbolo utilizado para ele? Qual é a sua unidade de medida no SI?
– Como pode ser definido o conceito de velocidade de propagação? Qual é o símbolo utilizado para ele? Qual é a sua unidade de medida no SI?
– Qual é a relação matemática para se obter a velocidade de propagação de uma onda?

Para saber mais, assista:

Física- Ondas: Propriedades das ondas – Pura Física
Acesso em 19 de abril de 2021.

3ª Etapa: Tipos de ondas

Quando nos concentramos na direção de propagação de uma onda, existem três possibilidades, levando-se em conta o número de dimensões envolvidas:

1) Ondas unidimensionais: perturbações que se propagam em uma única direção do espaço.
Exemplo: uma onda se propagando numa mola, inicialmente comprimida, ou distendida, e depois solta.

Os fundamentos da física. Acesso em 19 de abril de 2021. (crédito: reprodução)

2) Ondas bidimensionais: perturbações que se propagam em duas direções do espaço ao mesmo tempo, ou seja, sobre superfícies.

Exemplo: uma onda na superfície de um líquido, criada a partir da perturbação gerada após a queda de um objeto.

3) Ondas Tridimensionais: perturbações que se propagam nas três direções do espaço, simultaneamente, em formatos esféricos e concêntricos.
Exemplo: ondas sonoras.

Quando nos atentamos para a direção de vibração das ondas, elas são classificadas em:

1) Ondas longitudinais: ondas cujas vibrações são paralelas à direção de propagação.

InfoEscola. Acesso em 19 de abril de 2021. (crédito: reprodução)

2) Ondas transversais: ondas cujas vibrações são perpendiculares à direção de propagação.

Por fim, em se tratando da natureza das ondas, que está relacionada com a forma de energia que elas transportam, pode-se dividir os diferentes tipos de onda da seguinte forma:

1) Ondas mecânicas: necessitam de um meio físico para se propagarem.
Exemplo: ondas sonoras, sísmicas, marítimas, e ondas numa corda.

Física e vestibular. Acesso em 19 de abril de 2021. (crédito: reprodução)

2) Ondas de matéria: também chamadas de Ondas de De Broglie, são um tipo de onda que está relacionada ao conceito de dualidade onda-partícula, que desempenha um papel fundamental na Mecânica Quântica.

Padrão de difração de raios X atravessando uma folha de alumínio e Padrão de difração produzido por um feixe de elétrons atravessando uma folha de alumínio. (crédito: reprodução)

3) Ondas gravitacionais: são ondulações na estrutura do próprio espaço-tempo, que se propagam com a mesma velocidade da luz. Propostas por Albert Einstein (1879-1955) no início do século XX, foram detectadas pela primeira vez apenas recentemente, no ano de 2015.

4) Ondas eletromagnéticas: não necessitam de um meio material para se propagarem, ou seja, mesmo no vácuo elas podem se propagar. Campos elétricos e magnéticos que variam criam tais ondas. A variação de um campo acaba gerando o outro, ou seja, a variação de um campo magnético gera um campo elétrico, e a variação de um campo elétrico gera um campo magnético. Alguns exemplos de ondas eletromagnéticas são: raios X, micro-ondas, luz visível, dentre outras. Todas as formas de ondas eletromagnéticas se propagam com a mesma velocidade, a velocidade da luz, cujo símbolo é a letra c.

Para saber mais, assista:

Física- Ondas: definição e classificação das ondas – Pura Física.
Acesso em 19 de abril de 2021.

Classificação das Ondas – Brasil Escola.
Acesso em 19 de abril de 2021.

4ª Etapa: Ondas Eletromagnéticas (OEs)

Espectro Eletromagnético – Brasil Escola – Acesso em 19 de abril de 2021 (crédito reprodução)

Pergunta norteadora: O que são Ondas Eletromagnéticas (OEs)?

Ondas Eletromagnéticas – Brasil Escola – Rafael Helerbrock.
Acesso em 11 de abril de 2021.

A partir da leitura do texto acima, responda as seguintes perguntas:

– Em relação à direção de propagação das OEs, elas são unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais?
– Em relação à direção de vibração das OEs, elas são longitudinais ou transversais?
– Com qual velocidade as OEs se propagam?
– Como surgem as ondas eletromagnéticas?
– Por se tratarem de fenômenos ondulatórios, quais processos as OEs podem sofrer?

Para saber mais, assista:

Física- Ondas e Luz: ondas e espectro eletromagnético – Pura Física.
Acesso em 19 de abril de 2021.

Ondas Eletromagnéticas – Brasil Escola
Acesso em 19 de abril de 2021.

5ª Etapa: Cheque seus conhecimentos

Responder questões é um excelente exercício no contexto do estudo autodirigido. Seguem abaixo, alguns exemplos de questões sobre o tema estudado.

1) Em relação ao comprimento de onda, assinale a alternativa verdadeira:
a) é a menor distância entre dois pontos consecutivos de uma oscilação.
b) é a maior distância entre dois pontos consecutivos de uma oscilação.
c) é o espaço percorrido por uma onda a cada segundo.
d) é a distância entre o vale e a crista de uma onda.
e) é a metade da distância entre o vale e a crista de uma onda.

Resposta: A
Justificativa:
Podemos identificar o comprimento de onda como a distância entre dois pontos idênticos de uma oscilação. Após percorrermos essa distância, a oscilação é iniciada novamente e vemos o mesmo perfil da oscilação anterior. Por exemplo: a distância entre duas cristas ou dois vales.

(Disponível em: Mundo Educação . Acesso em: 11 de abril de 2021).

2) Sobre a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas, assinale a alternativa correta:
a) diferentes ondas eletromagnéticas sempre se propagam com velocidades diferentes.
b) quando uma onda eletromagnética tem sua velocidade reduzida, não é possível que ela volte a se propagar com a velocidade anterior.
c) se uma fonte de ondas eletromagnéticas afastar-se de um observador, ele perceberá as ondas com menor velocidade.
d) se uma fonte de ondas eletromagnéticas aproximar-se de um observador, ele perceberá as ondas com maior velocidade.
e) depende unicamente do meio no qual a onda se propaga.

Resposta: E
Justificativa:
Vamos analisar as alternativas:

a) Falsa – A velocidade das ondas eletromagnéticas depende do índice de refração do meio no qual elas se propagam. O índice de refração, por sua vez, depende da frequência da onda eletromagnética, portanto, para o mesmo meio, duas ondas eletromagnéticas podem propagar-se com velocidades distintas, no entanto, no vácuo, quaisquer ondas eletromagnéticas propagam-se com a velocidade da luz;

b) Falso – Após ser refratada por um meio como a água e emergir para fora, a velocidade da luz volta a ser a mesma que ela tinha antes de ser refratada;

c) Falso – A velocidade das ondas eletromagnéticas só depende do meio em que elas se propagam. Quando um observador se aproxima ou se afasta de uma fonte de ondas eletromagnéticas, o que ele percebe é uma mudança na frequência e no comprimento de onda, o chamado efeito Doppler;

d) Falso – A velocidade das ondas eletromagnéticas só depende do meio em que elas se propagam;

e) Verdadeiro – A velocidade das ondas só depende do índice de refração do meio.

(Disponível em: Mundo Educação . Acesso em: 11 de abril de 2021).

3) Sobre as ondas eletromagnéticas, assinale a alternativa incorreta:
a) as ondas eletromagnéticas não podem ser polarizadas.
b) as ondas eletromagnéticas são transversais.
c) as ondas eletromagnéticas são produzidas pela oscilação dos campos elétrico e magnético.
d) ondas eletromagnéticas não são capazes de carregar matéria, somente energia.
e) podem existir ondas eletromagnéticas de polarização vertical, horizontal e circular.

Resposta: A
Justificativa:
Vamos analisar as alternativas:

a) Falso – Todas as ondas transversais podem ser polarizadas.

b) Verdadeiro – As ondas eletromagnéticas são transversais.

c) Verdadeiro – A oscilação de um campo elétrico gera um campo magnético e vice-versa.

d) Verdadeiro – Quaisquer que sejam as ondas, elas não são capazes de transportar matéria, somente energia.

e) Verdadeiro – Além dessas, podem existir ondas sem qualquer tipo de polarização ou com polarização elíptica, circular horária ou anti-horária etc.

(Disponível em: Mundo Educação. Acesso em: 11 de abril de 2021).

4) Não há produção de uma onda eletromagnética ao:
a) acelerar uma carga elétrica.
b) desacelerar uma carga elétrica.
c) ficar em repouso em relação a uma carga elétrica.
d) afastar-se de uma carga elétrica.
e) aproximar-se de uma carga elétrica.

Resposta: C

Justificativa:

Em todas as situações em que há movimento relativo a uma fonte de campo elétrico (cargas elétricas), surgirão leves mudanças na intensidade do campo elétrico para o observador. Como sabemos, oscilações no campo elétrico geram ondas eletromagnéticas e, por isso, a única forma de não se observar a produção de ondas eletromagnéticas é ficando em repouso em relação a uma carga elétrica.

(Disponível em: Mundo Educação. Acesso em: 11 de abril de 2021).

5) (Mackenzie SP/2006) As antenas das emissoras de rádio emitem ondas eletromagnéticas que se propagam na atmosfera com a velocidade da luz (3,0.105 km/s) e com frequências que variam de uma estação para a outra. A rádio CBN emite uma onda de frequência 90,5 MHz e comprimento de onda aproximadamente igual a:
a) 2,8 m
b) 3,3 m
c) 4,2 m
d) 4,9 m
e) 5,2 m

Resposta: B

(Disponível em: Mundo Educação . Acesso em: 11 de abril de 2021).

Roteiro de estudos elaborado pelo Professor Elves Silva Moreira

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