Onda

Em física, uma onda é uma pertubação oscilante no espaço e periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada pelo comprimento de onda e a periodicidade no tempo é medida pela frequência da onda, que é o inverso do seu período. Estas duas grandezas estão relacionadas pela velocidade de propagação da onda.

Uma onda é uma perturbação que se propaga através do espaço. Uma onda pode propagar-se através do vácua, como no caso das ondas electromagnéticas, ou através da. Neste último caso, as partículas do meio oscilam à volta de um ponto médio, mas não se deslocam. Exceto pela radiação eletromagnética, e provavelmene a radiação gravitacional, que podem viajar através do vácuo, as ondas existem em um meio cuja deformação é capaz de produzir forças de restauração através das quais elas viajam e podem transferir energia de um lugar para outro sem que qualquer das particulas do meio seja deslocada permanentemente; isto é, nenhuma massa transportada associada. Em lugar disso, qualquer ponto particular oscila em volta de um ponto fixo.

Uma onda pode ser longitudinal quando a oscilação ocorre na direcção da propagação, ou tranversal quando a oscilação ocorre na direcção perpendicular à direcção de propagação da onda.

Meios de Propagação

Meios nos quais uma onda pode se propagar são classificados como a seguir:

• meios lineares: se diferentes ondas de qualquer ponto particular do meio em questão podem ser somadas;
• meios limitados: se ele é finito em extensão, caso contrário são considerados ilimitados;
• meios uniformes: se suas propriedades físicas não podem ser modificadas de diferentes pontos;
• meios isotrópicos: se suas propriedades físicas são as mesmas em quaisquer direções.

Exemplos de ondas

• Ondas do mar , que são perturbações que se propagam através da água(see also surfing and tsunami).
• SOM - Uma onda mecânica que se propaga através do ar, líquidos e sólidos, que é de uma frequência detetada pelo sistema auditivo. Uma onda similar é a onda sísmica presente nos terremotos, que podem ser dos tipos S, P e L .
• Luz, ondas de radio, Raio Xs, etc. são radiaçoes eletromagnéticas. Neste caso a propagação é possível sem um meio, através do vácuo.

Propriedades Características

Todas as ondas tem um comportamento comum em situações padrões. Todas as ondas tem as seguintes características:

• Reflexão - Quando uma onda volta para a direção de onde veio, devido ao hitting de material reflexivo.
• Refração - A mudança da direção das ondas, devido a entrada em outro meio.
• Difração - O espalhamento de ondas, por exemplo quando atravessam uma fenda de tamanho equivalente a seu comprimento de onda.
• Interferência - Adição das amplitudes de duas ondas que se superpõe.
• Dispersão - the splitting up of a wave up depending on frequency.

Ondas Transversais e Longitudinais

Arquivo:Elliptical trajectory on ripples.png

" When an object bobs up and down on a ripple in a pond it experiences an elliptical trajectory because ripples are not simple transverse sinusoidal waves

Transverse waves are those with vibrations perpendicular to the wave's direction of travel; examples include waves on a string and electromagnetic waves. Longitudinal waves are those with vibrations along the wave's direction of travel; examples include sound waves.

Ripples on the surface of a pond are actually a combination of transverse and longitudinal waves; therefore, the points on the surface follow elliptical paths.

Polarization

Transverse waves can be polarized. Unpolarised waves can oscillate in any direction in the plane perpendicular to the direction of travel, while polarized waves oscillate in only one direction perpendicular to the line of travel.

Physical description of a wave

Waves can be described using a number of standard variables including: frequency, wavelength, amplitude and period.

The amplitude of a wave is the measure of the magnitude of the maximum disturbance in the medium during one wave cycle, and is measured in units depending on the type of wave. For examples, waves on a string have an amplitude expressed as a distance (meters), sound waves as pressure (pascals) and electromagnetic waves as the amplitude of the electric field (volts/meter). The amplitude may be constant (in which case the wave is a c.w. or continuous wave) or may vary with time and/or position. The form of the variation of amplitude is called the envelope of the wave.

The period (T) is the time for one complete cycle for an oscillation of a wave. The frequency (F) is how many periods per unit time (for example one second) and is measured in hertz. These are related by:

$f={\frac {1}{T}}$.

When waves are expressed mathematically, the angular frequency (ω, radians/second) is often used; it is related to the frequency f by:

$f={\frac {\omega }{2\pi }}$.

Travelling waves

Waves that remain in one place are called standing waves - eg vibrations on a violin string. Waves that are moving are called travelling waves, and have a disturbance that varies both with time t and distance z. This can be expressed mathematically as:

$y=A(z,t)\cos(\omega t-kz+\phi )$,

where A(z,t) is the amplitude envelope of the wave, k is the wave number and φ is the phase. The velocity v of this wave is given by:

$v={\frac {\omega }{k}}=\lambda f$,

where λ is the wavelength of the wave.

The wave equation

In the most general sense, not all waves are sinusoidal. One example of a non-sinusoidal wave is a pulse that travels down a rope resting on the ground. In the most general case, any function of x, y, z, and t that is a non-trivial solution to the wave equation is a wave. The wave equation is a differential equation which describes a harmonic wave passing through a certain medium. The equation has different forms depending on how the wave is transmitted, and on what medium. A non-linear wave-equation can cause mass transport.

The Schrödinger equation describes the wave-like behaviour of particles in quantum mechanics. Solutions of this equation are wave functions which can be used to describe the probability density of a particle.

See also

• Capillary waves
• Demonstrating sound waves on an Oscilloscope
• Doppler effect
• Group velocity
• Phase velocity
• Ripple tank
• Standing wave
• Audience wave
• Ocean surface wave