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 matéria. Neste último caso, as partículas do meio oscilam à volta de um ponto médio, mas não se deslocam. Exceto pela radiação eletromagnética, e provavelmente 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 (veja também surf etsunami).
• 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 ondas eletromagnéticas. Neste caso a propagação é possível sem um meio físico, isto é, 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

Ondas Transversais são aquelas em que a vibração é perpendicular à direção de propagação da onda; exemplos incluem ondas em uma corda e ondas eletromagnéticas. Ondas Longitudinais são aquelas em que a vibração ocorre na mesma direção do movimento; um exemplo são as ondas sonoras.

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.

Polarização

Ondas transversais podem ser polarizadas. Ondas não polarizadas podem oscilar em qualquer direção no plano perpendicular a direção de propagação. Ondas polarizadas no entanto oscilam em apenas uma direção perpendicular a linha de propagação.

Descrição física de uma onda

Ondas podes ser descritas usando um número de variáveis, incluindo: freqüência, comprimento de onda, amplitude e período.

A amplitude de uma onda é a medida da magnitude de um distúrbio em um meio durante um ciclo de onda. Por exemplo, ondas em uma corda têm sua amplitude expressada como uma distância (metros), ondas de som como pressão (pascals) e ondas eletromagnéticas como a amplitude de um campo elétrico (volts por metro). A amplitude pode ser constante (neste caso a onda é uma onda contínua), ou pode variar com tempo e/ou posição. A forma desta variação é o envelope da onda.

O período (T) é o temo de um ciclo completo de uma oscilação de uma onda. A freqüência (F) é período dividido por uma unidade de tempo (exemplo: um segundo), e é expressa em hertz. Veja abaixo:

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

Quando ondas são expressas matematicamente, a frequência angular (ômega; radianos por segundo) é constantemente usada, relacionada com frequência f em:

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

Standing 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.

A equação universal da onda

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