Onda Mecânica

Definição

Uma onda mecânica é uma onda que é uma vibração na matéria, transferindo energia através de um material.

Nem todas as ondas são assim.

Por exemplo, ondas eletromagnéticas, como a luz visível, não são mecânicas porque podem viajar através do vácuo do espaço para nos alcançar a partir do sol.

As ondas mecânicas incluem ondas de água, ondas sonoras, ondas de terremoto e muito mais.

Como todas as ondas, as da variedade mecânica têm picos, cristas e vales. Eles também têm uma frequência, que é o número de ondas que passam por segundo, e um comprimento de onda, que é a distância entre um pico e o próximo ou uma calha para o próximo.

O que é

Uma onda mecânica é uma perturbação que pulsa através de alguma forma de meio: um sólido, um líquido ou um gás, transportando o original, iniciando energia de um lugar para outro.

Existem três tipos de ondas mecânicas: transversal, longitudinal e de fronteira.

Exemplos simples de ondas e a mídia através da qual elas se movem são sons no ar, ondas sísmicas no rock e as vibrações de uma corda de violão.

Um exemplo de ondas mecânicas são ondulações em um lago que se movem para fora de onde uma pedra é jogada. A onda se move através do meio, embora os átomos e as moléculas do próprio meio geralmente retornem à sua posição original depois de serem espremidos, esticados ou rotacionados pela onda que passa por eles.

A onda mecânica pode se mover em movimento linear, em rotação ou em uma combinação dos dois.

As ondas possuem as características de frequência, período, comprimento de onda e amplitude. A distância entre um pulso de onda e o próximo é seu comprimento de onda e o tempo entre pulsos é o período.

Para ondas transversais, a amplitude é a distância que a onda desloca o meio. O número de ondas que passam pelo meio ao longo do tempo é a frequência da onda. Quanto maior a frequência de uma onda mecânica, maior a energia que ela transmite.

As ondas transversais transmitem sua energia de uma maneira para cima e para baixo ou de um lado para o outro, forçando o meio a assumir a forma de uma crista e vala – como em uma onda senoidal.

Um bom exemplo desse tipo de onda é uma onda S sísmica na qual a crosta terrestre se move para cima e para baixo, ou de um lado para o outro, perpendicular à direção da propagação das ondas.

O modelo de onda mecânica de uma onda transversal é dado pela equação de onda, uma equação de energia, cuja solução é uma onda senoidal que possui as características acima mencionadas de frequência, período, comprimento de onda e amplitude.

Ondas longitudinais são ondas de densidade que se movem através da expansão e compressão de partículas do meio. Uma expansão e compressão é um comprimento de onda.

Bons exemplos dessas ondas são ondas sonoras no ar e ondas P sísmicas no solo. Quanto maior a densidade do material, mais rápidas as ondas se movem através dele.

Ondas de limite são ondas mecânicas que ressoam entre dois meios diferentes. Cavidades de ar e cordas restritas em instrumentos musicais, a vibração de um diapasão e a forma de coroa de um respingo de gota de água são bons exemplos de ondas mecânicas de contorno.

O som ressonante do diapasão é limitado pela forma e tamanho de seus limites e pela elasticidade do material que o compõe.

Tipo

Uma onda é definida como a transferência de energia de um ponto para outro.

Existem duas grandes categorias de ondas: mecânicas e não mecânicas.

Ondas mecânicas são ondas que requerem um meio para a transferência de sua energia ocorrer. As ondas de água são um exemplo de ondas mecânicas.

Ondas de tsunami liberadas após um terremoto transferem a energia do terremoto para linhas costeiras distantes.

As ondas sonoras são outro tipo de onda mecânica. São ondas de compressão que têm uma frequência entre 20-20000 hertz e viajam pelo ar seco a uma velocidade de aproximadamente 340 m/s à temperatura ambiente.

Diferentes substâncias transportam ondas de compressão em várias velocidades; os metais o transportam mais rápido que a água, o que o transfere mais rápido que o ar. À medida que uma onda mecânica viaja através de um meio, perde energia para o meio.

As moléculas no meio são forçadas a vibrar para frente e para trás, gerando calor. Consequentemente, a onda só pode se propagar através de uma distância limitada. Quando esse evento acontece, dizemos que a onda foi amortecida. O amortecimento pode ser observado pelo fato de a amplitude da onda ter diminuído.

Ondas não mecânicas são ondas que não requerem um meio para a transferência de sua energia.

Ondas eletromagnéticas são o único tipo de ondas não mecânicas. Eles podem viajar através do vácuo do espaço.

A luz de estrelas distantes viaja centenas de milhares de milhões de anos para chegar até nós. Embora a radiação eletromagnética abranja um amplo espectro de comprimentos de onda e frequências, toda radiação eletromagnética viaja através do vácuo a 3 x 10⁸  m/s, ou c, a velocidade da luz.

Resumo

Uma onda mecânica é uma onda que se propaga como uma oscilação da matéria e, portanto, transfere energia através de um meio.

Enquanto as ondas podem se mover por longas distâncias, o movimento do meio de transmissão – o material – é limitado.

Portanto, o material oscilante não se afasta da sua posição inicial de equilíbrio.

As ondas mecânicas transportam apenas energia. Essa energia se propaga na mesma direção que a onda.

Qualquer tipo de onda tem uma certa energia.

Nenhum material é transportado como resultado de ondas mecânicas.

Ondas mecânicas podem ser produzidas apenas em meios que possuam elasticidade e inércia.

Uma onda mecânica requer uma entrada inicial de energia. Uma vez que essa energia inicial é adicionada, a onda viaja pelo meio até que toda a sua energia seja transferida.

Por outro lado, as ondas eletromagnéticas não requerem meio, mas ainda podem viajar através de um.

Uma propriedade importante das ondas mecânicas é que suas amplitudes possuem uma forma incomum, deslocamento dividido pelo comprimento de onda reduzido. Quando isso se compara à unidade, efeitos não lineares significativos, como a geração harmônica, podem ocorrer e, se grandes o suficiente, podem resultar em efeitos caóticos.

Fonte: www.ck12.org/www.physicsclassroom.com/www.texasgateway.org/www.wisegeek.org/www.acs.psu.edu/www.definitions.net/dev.physicslab.org