A Ondulatória é uma das áreas da Física que mais aparece nas provas de Ciências da Natureza do Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), nas quais é necessário calcular grandezas e entender conceitos.
Se você quer acertar todas as questões desse assunto e garantir a sua vaga na universidade, não deixe de conferir esse conteúdo que o Estratégia Vestibulares preparou para te ajudar!
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Ondulatória introdução
A Ondulatória é o ramo que estuda a propagação da energia por meio de perturbações periódicas que ocorrem no espaço, os fenômenos que ocorrem entre elas, os tipos de propagação, a natureza de cada onda e ainda analisa numericamente grandezas relacionadas aos pulsos.
Temas sobre Ondulatória que mais cai no Enem
O que você não pode deixar de estudar para mandar bem nas questões de Ondulatória nas provas do Enem são: cálculo envolvendo velocidade, frequência, período e comprimento de onda, bem como identificar os fenômenos que estão acontecendo e analisar conceitos do assunto.
Classificação das ondas
Cada onda é classificada de acordo com
- Natureza: mecânica ou eletromagnética;
- Sentido da sua propagação: unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais;
- Sentido da sua oscilação: transversais ou longitudinais.
Entenda mais sobre cada classificação a seguir.
Mecânicas ou eletromagnéticas
As ondas mecânicas são aquelas que transportam energia mecânica e precisam de um meio material para se propagar, nunca ocorrendo no vácuo. O principal exemplo de onda mecânica que aparece nas questões é o som.
Já as ondas eletromagnéticas podem se propagar no vácuo, uma vez que não necessitam de um meio material. Esse tipo de onda transporta energia elétrica e magnética, tendo como exemplo as ondas de rádio.
Transversais ou longitudinais
As ondas transversais são aquelas que se propagam em sentido perpendicular à oscilação, como ocorre com as ondas de natureza eletromagnética. As ondas longitudinais são aquelas que se propagam no mesmo sentido em que a perturbação foi gerada, como as ondas sonoras.
Unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais
Ondas unidirecionais são aquelas que se propagam em uma única direção, como ocorre em um fio, ondas bidirecionais se propagam em duas direções, como ocorre na superfície da água, e ondas tridimensionais são aquelas que se propagam em todas as direções, como ocorre com as ondas do som.
Grandeza
Uma grandeza nada mais é que algo que possa ser medido, como o tempo, o comprimento de uma onda ou a velocidade, por exemplo.
As grandezas físicas são padronizadas de acordo com o Sistema Internacional (SI), que determina unidades de medida para as grandezas.
Frequência
A frequência é a grandeza física que mede a quantidade de oscilações que ocorreram em determinado espaço de tempo medida em hertz — Hz, de acordo com o SI, que corresponde ao segundo elevado a menos um — e é o inverso do período de oscilação, podendo ser calculada como F = 1 / T.
Período
O período é o tempo necessário para que uma onda complete uma oscilação completa, ou seja, é o espaço de tempo para percorrer o comprimento de onda.
Essa grandeza é o inverso da frequência, e é possível calcular o período como T = 1 / F, e a unidade de medida é o segundo, também de acordo com o Sistema Internacional.
Comprimento de onda
Essa grandeza também é conhecida como “lâmbda” e diz respeito à distância entre uma crista e outra, um vale e outro, ou ainda entre uma crista e um vale. Ou seja, a distância percorrida durante uma oscilação completa, e deve ser mensurada em metros de acordo com os padrões do SI.
Velocidade da onda
Assim, como na cinemática, a velocidade mede o espaço que algo percorre em determinado intervalo de tempo.
No caso da Ondulatória, a velocidade da onda relaciona o tempo decorrido de uma oscilação com determinado comprimento de onda, e pode ser calculada multiplicando o lâmbda pela frequência, ou multiplicando o lâmbda pelo inverso do período, resultando em uma velocidade em metros por segundo.
Física Moderna
A Física Moderna é uma área do conhecimento que surgiu no século XX, com ênfase nas teorias relativísticas e no estudo da mecânica quântica, tendo como principais cientistas Albert Einstein, Marie Curie, Max Planck e Erwin Schrodinger.
Nas provas de vestibular, os assuntos mais cobrados são a equivalência massa energia, as teorias da relatividade e o estudo do átomo de Bohr.
Fenômenos ondulatórios
As ondas podem apresentar mudanças de comportamento a depender de diversas situações, e essas alterações são o que a Física determinou por fenômenos ondulatórios.
A seguir, você vai aprender um pouco sobre alguns dos principais fenômenos para gabaritar as questões de ondulatória.
Reflexão
Esse fenômeno acontece quando o pulso encontra um obstáculo e sofre inversão do sentido.
Quando a extremidade da corda está fixa, a onda volta com a concavidade invertida, enquanto com a extremidade móvel, a concavidade da onda refletida se mantém igual à da onda incidente.
Refração
A velocidade de uma onda depende do meio em que ela está sendo propagada, e a mudança de meio de propagação é justamente o que ocasiona a refração da onda.
Quando uma onda vai de uma corda com massa menor para uma corda com massa maior, ocorre a refração sem a inversão de fase e a reflexão com inversão de concavidade.
Já quando é de uma corda com massa maior para uma corda com massa menor, não ocorre inversão de fase nem na refração e nem na reflexão.
Interferência
Esse fenômeno ocorre quando ondas se sobrepõem no espaço, podendo ser uma interferência construtiva quando as duas ondas possuem a mesma fase e aumentam a sua amplitude ou uma interferência destrutiva, que acontece quando as ondas sobrepostas possuem fases opostas e resultam na diminuição da amplitude.
Ressonância
A ressonância é um fenômeno ondulatório que ocorre quando um sistema que está vibrando com sua frequência natural e recebe energia por meio de vibrações que possuem a mesma frequência do sistema e esse fenômeno contribui para aumentar a amplitude das ondas.
Eco
O eco é um fenômeno muito interessante que ocorre quando uma onda é emitida, bate em um obstáculo e retorna em direção ao local da emissão por meio de uma reflexão de onda, sendo bastante comum de observar esse tipo de fenômeno no cotidiano ao emitir sons em um local fechado e ouvi-los ecoando.
Polarização
Esse fenômeno ondulatório ocorre apenas com ondas do tipo transversal e, na polarização, as ondas que incidem sobre um plano são selecionadas de acordo com a direção que elas estão vibrando. Por causa do caráter separativo, a polarização pode ser conhecida como um filtro para as ondas.
Efeito Doppler
O Efeito Doppler diz respeito ao fenômeno que ocorre quando o corpo responsável por emitir as ondas e o observador estão em movimento, sendo que a frequência percebida está relacionada à velocidade relativa desse movimento.
Esse efeito é bastante utilizado em exames médicos de imagem para determinar características do fluxo sanguíneo.
Questões sobre Ondulatória no Enem
Resolva essas questões sobre Ondulatória que caíram no Enem para praticar o que você aprendeu com esse material:
(Enem 2020) Dois engenheiros estão verificando se uma cavidade perfurada no solo está de acordo com o planejamento de uma obra, cuja profundidade requerida é de 30 m. O teste é feito por um dispositivo denominado oscilador de áudio de frequência variável, que permite relacionar a profundidade com os valores da frequência de duas ressonâncias consecutivas, assim como em um tubo sonoro fechado. A menor frequência de ressonância que o aparelho mediu foi 135 Hz. Considere que a velocidade do som dentro da cavidade perfurada é de 360 m s⁻¹.
Se a profundidade estiver de acordo com o projeto, qual será o valor da próxima frequência de ressonância que será medida?
a) 137 Hz.
b) 138 Hz.
c) 141 Hz.
d) 144 Hz.
e) 159 Hz.
Gabarito: C.
(Enem 2020) Os fones de ouvido tradicionais transmitem a música diretamente para os nossos ouvidos. Já os modelos dotados de tecnologia redutora de ruído — Cancelamento de Ruído (CR) — além de transmitirem música, também reduzem todo ruído inconsistente à nossa volta, como o barulho de turbinas de avião e aspiradores de pó. Os fones de ouvido CR não reduzem realmente barulhos irregulares como discursos e choros de bebês. Mesmo assim, a supressão do ronco das turbinas do avião contribui para reduzir a “fadiga de ruído”, um cansaço persistente provocado pela exposição a um barulho alto por horas a fio. Esses aparelhos também permitem que nós ouçamos músicas ou assistamos a vídeos no trem ou no avião a um volume muito menor (e mais seguro).
Disponível em: http://tecnologia.uol.com.br. Acesso em: 21 abr. 2015 (adaptado).
A tecnologia redutora de ruído CR utilizada na produção de fones de ouvido baseia-se em qual fenômeno ondulatório?
a) Absorção.
b) Interferência.
c) Polarização.
d) Reflexão.
e) Difração.
Gabarito: B, pois se trata de uma interferência destrutiva.
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