Ondas mecânicas

Ondas mecânicas são fenômenos de transporte de energia cinética e potencial ao longo de um meio material. Diferentemente das ondas eletromagnéticas, as ondas mecânicas necessitam de um meio para propagar-se e estão sujeitas a todos os fenômenos ondulatórios conhecidos — reflexão, refração, difração etc.

Veja também: Ondulatória para o Enem – resumo, principais fórmulas e exercícios resolvidos

Características das ondas mecânicas

Vamos conferir algumas das principais características das ondas mecânicas:

• Transportam energia sem transportar matéria;

• Precisam de um meio físico para propagar-se;

• Podem ser transversais ou longitudinais;

• Propagam-se por meio da interação entre as partículas do meio;

• Sofrem reflexão, refração, difração, e os demais fenômenos ondulatórios;

• Apresentam frequência e comprimento de onda bem-definidos;

• Sua velocidade de propagação depende exclusivamente do meio em que se propagam.

As ondas mecânicas são oscilações materiais produzidas por alguma perturbação mecânica, como uma gota que cai na superfície de um lago ou uma colher que bate em uma panela. A propagação das ondas mecânicas ocorre pela movimentação do meio em que elas se propagam, desse modo, com a passagem dessas ondas, as partículas do meio se movem em torno de uma posição de equilíbrio, para qual retornarão após a passagem da onda.

Assim como os demais tipos de ondas, a velocidade de propagação das ondas mecânicas pode ser calculada por meio da equação fundamental da ondulatória, que relaciona a velocidade com o comprimento de onda e a frequência, confira:

v – velocidade de propagação (m/s)

λ – comprimento de onda (m)

f – frequência (Hz)

Exemplos de ondas mecânicas

As ondas sonoras são consideradas ondas mecânicas. Desse modo, podemos concluir que o som precisa de um meio para propagar-se. Outros exemplos de ondas mecânicas são:

• Ondas marítimas

• Ondas formadas em cordas vibrantes

• Ondas formadas em molas

Ondas mecânicas em cordas

As ondas formadas em cordas são mecânicas, além disso, apresentam propagação transversal. Quando colocamos uma corda para oscilar, balançando na direção vertical, para cima e para baixo, a onda se propaga na direção horizontal.

As ondas que se propagam em cordas são formadas por pulsos sucessivos de energia. Quando esses pulsos passam por alguma região da corda, ela oscila para cima e para baixo, no entanto, não é deslocada para frente ou para trás.

As ondas mecânicas formadas em cordas estão sujeitas aos fenômenos de reflexão e refração bem como a quaisquer outros fenômenos de natureza ondulatória. No caso da reflexão, os pulsos que se propagam em cordas oscilantes são refletidos com inversão de fase caso a extremidade da corda esteja fixa.

Ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas

Ondas mecânicas são diferentes das ondas eletromagnéticas. Enquanto as primeiras são produzidas a partir de uma perturbação em um meio físico, as ondas eletromagnéticas são geradas de campos elétricos e magnéticos oscilantes. Além disso, elas são capazes de propagar-se pelo vácuo, e, nesse caso, deslocam-se à velocidade da luz (aproximadamente, a 300.000 km/s).

Veja também: Refração de ondas mecânicas em cordas oscilantes

Exercícios sobre ondas mecânicas

Questão 1) (Enem) O sonorizador é um dispositivo físico implantado sobre a superfície de uma rodovia de modo que provoque uma trepidação e ruído quando da passagem de um veículo sobre ele, alertando para uma situação atípica à frente, como obras, pedágios ou travessia de pedestres. Ao passar sobre os sonorizadores, a suspensão do veículo sofre vibrações que produzem ondas sonoras, resultando em um barulho peculiar. Considere um veículo que passe com velocidade constante igual a 108 km/h sobre um sonorizador cujas faixas são separadas por uma distância de 8 cm.

Disponível em: www.denatran.gov.br. Acesso em: 2 set. 2015 (adaptado).

A frequência da vibração do automóvel percebida pelo condutor durante a passagem nesse sonorizador é mais próxima de:

a) 8,6 hertz

b) 13,5 hertz

c) 375 hertz

d) 1350 hertz

e) 4860 hertz

Gabarito: Letra C

Resolução:

Para resolver o exercício, basta utilizarmos a equação fundamental da ondulatória. Entretanto, antes de fazermos os cálculos, a velocidade, que está em km/h, precisa ser convertida em m/s, dividindo-a pelo fator 3,6. O mesmo se aplica à distância entre as faixas, que deve ser expressa em metros. Confira o cálculo:

De acordo com o resultado obtido, a resposta correta é a letra C.

Questão 2) (IFSC - adaptada) Em dias de tempestade, podemos observar no céu vários relâmpagos seguidos de trovões. Em algumas situações, estes chegam a proporcionar um espetáculo à parte. É CORRETO afirmar que vemos primeiro o relâmpago e só depois escutamos o seu trovão porque:

a) o som se propaga mais rápido que a luz.

b) a luz se propaga mais rápido que o som.

c) a luz é uma onda mecânica.

d) o som é uma onda eletromagnética.

e) a velocidade do som depende da posição do observador.

Gabarito: Letra B

Resolução:

A luz se propaga com uma velocidade próxima de 300.000 km/s no ar atmosférico, enquanto as ondas sonoras propagam-se com uma velocidade média de 340 m/s, logo, a resposta correta é a letra B.

Questão 3) (IF-Sul) Considerando os conteúdos estudados sobre ondas e a sua propagação em meios elásticos, analise as afirmativas abaixo e marque (V) para as verdadeiras e (F) para as falsas.

( ) O som é uma onda mecânica, pois necessita de um meio material para se propagar.

( ) As ondas eletromagnéticas são, sempre, do tipo transversal.

( ) Ao sofrer reflexão, a onda luminosa refletida retorna ao meio de origem, portanto a sua velocidade de propagação não se altera.

( ) A capacidade que uma onda tem de contornar obstáculos é chamada de polarização.

A sequência correta é

a) V – F – F – V

b) V – V – F – V

c) F – V – V – F

d) V – V – V – F

Gabarito: Letra D

Resolução:

A única afirmativa falsa é a última, uma vez que a capacidade de contornar obstáculos é chamada de difração.