fr en es pt
astronomia
Asteróides e Cometas Buracos Negros Cientistas Constelações Crianças Eclipses Meio Ambiente Equações Elementos Químicos Estrelas Evolução Exoplanetas Galáxias Luas Luz Matéria Nebulosas Planetas Sol Sondas e Telescópios Terra Universo Vulcões Zodíaco Novos Artigos Glosario
RSS Astronoo
Siga-me no X
Siga-me no Bluesky
Siga-me no Pinterest
Português
Español
English
Français
 
Última atualização 25 de julho de 2014

O que é uma onda?

O que é uma onda?

Descrição da imagem: As ondas eletromagnéticas são formadas pelas vibrações dos campos elétricos e magnéticos. Esses campos são sempre perpendiculares entre si, mas também perpendiculares à direção de deslocamento da onda. Uma vez formada, essa energia se desloca à velocidade da luz até a próxima interação com a matéria.

Uma onda é energia que se propaga

Dizer que uma onda é a propagação de uma perturbação do meio não é suficiente para compreender o que é uma onda.
Dizer que a velocidade, o comprimento de onda e a frequência são as 3 propriedades que caracterizam uma onda não é suficiente para compreender o que é uma onda.
Dizer que uma onda se desloca com uma velocidade determinada que depende das características do meio de propagação não nos mostra a onda.
Dizer que uma onda transporta energia sem transportar matéria ainda não nos diz nada sobre a natureza de uma onda.

Imaginemos agora uma corda que agitamos com um gesto vertical. Esse simples movimento desenhará uma onda de certa altura, que parece se propagar para a frente, mas na realidade nenhum ponto da corda se desloca; cada ponto vai e vem, movendo-se verticalmente. Essa amplitude nos dá uma ideia da força com que agitamos a corda, mas não da onda em si. Para compreender o que é uma onda, devemos remover a corda e imaginar as moléculas de ar sofrendo a pressão mecânica da corda. Nesse momento, resta apenas energia no meio (o ar), uma força gerada pelo movimento da corda. Essa energia faz a pressão do ar oscilar em torno de um valor de equilíbrio; a pressão aumenta e diminui alternadamente em torno desse valor.

A onda (ou seja, a energia) desloca as moléculas de ar sem transportá-las. Enquanto agitamos a corda, podemos medir a distância entre 2 cristas ou 2 vales; essa distância é o comprimento de onda medido em metros. O ritmo com que agitamos a corda corresponde à frequência da onda medida em Hertz. A velocidade da onda medida em metros/segundo é igual ao comprimento de onda multiplicado pela frequência.

A onda e seu campo

Uma onda se propaga em um meio estável, capaz de retornar a um estado de equilíbrio; para uma onda sonora, é a pressão do ar que se desloca em relação a um valor médio. Para uma onda eletromagnética, é a intensidade do campo eletromagnético que se desloca em relação a um valor médio do campo.

A eletricidade pode ser estática, como o âmbar que, depois de ser esfregado, atrai pequenos objetos. O magnetismo também pode ser estático, como em um ímã. Mas quando esses campos se deslocam juntos, tornam-se ondas eletromagnéticas transversais auto-propagantes.

As ondas eletromagnéticas são formadas quando um campo elétrico se acopla a um campo magnético. Nesse momento, eles oscilam em ângulo reto um em relação ao outro e se propagam perpendicularmente à direção do deslocamento. Em outras palavras, as vibrações do campo magnético e do campo elétrico são sempre perpendiculares entre si, mas também perpendiculares à direção da onda.

Os dois tipos de ondas, mecânicas e eletromagnéticas, são duas formas de transportar energia em um meio. As ondas na água e as ondas sonoras no ar são dois exemplos de ondas mecânicas. Esse transporte de energia perturba ou faz vibrar a matéria (sólida, líquida, gasosa ou plasma) sem transportá-la; as moléculas de água ou ar colidem, mas permanecem no mesmo lugar.

Um campo magnético variável induz um campo elétrico variável e vice-versa; os dois estão intimamente ligados. Esses dois campos, descritos por James Clerk Maxwell (1831-1879), quando se acoplam, formam as ondas eletromagnéticas (ver imagem). Ao contrário das ondas mecânicas, as ondas eletromagnéticas não precisam de um meio físico para se propagar; elas viajam por toda parte, até no vácuo espacial. A luz, as ondas eletromagnéticas e todas as radiações provêm do mesmo fenômeno físico: a Energia Eletromagnética.

O campo é um conceito fundamental na física; não é constituído por mais nada, é ele próprio que constitui o mundo real. Quando uma força age sobre eles, os campos transportam energia, dos átomos às grandes estruturas galácticas.

N.B.:
A onda é dita transversal se a energia se desloca perpendicularmente ao sentido de deslocamento da onda (movimento do braço que agita a corda ou a energia de uma pedra caindo na água). A onda é dita longitudinal se a energia se desloca no sentido de deslocamento da onda (o ímã do alto-falante). Uma onda pode ser tanto longitudinal quanto transversal (uma vara que bate em um tambor).

Frequência, comprimento de onda e energia

A frequência, o comprimento de onda e a energia estão matematicamente relacionados; basta conhecer um desses três valores para calcular os outros dois.

As ondas de rádio e as micro-ondas geralmente são descritas em termos de frequência (em hertz), a luz infravermelha e visível em termos de comprimento de onda (em metros), e os raios X e raios gama em termos de energia (elétron-volts).

A frequência da onda é o número de fenômenos periódicos ou número de cristas que se reproduzem em um segundo, de acordo com Heinrich Hertz (1857-1894) que estabeleceu a existência das ondas de rádio. Das ondas de rádio aos raios gama, a frequência é medida de alguns Hertz a 1026 Hertz.

O comprimento de onda é a distância entre duas cristas. As ondas mais longas (ondas de rádio) podem medir vários quilômetros, enquanto as ondas mais curtas (ondas gama) podem medir até 10-12 metros (tamanho do núcleo atômico).

A energia de uma onda eletromagnética é medida em elétron-volts (eV). Um elétron-volt é a quantidade de energia cinética necessária para mover um elétron através de um potencial de tensão de 1 volt. As energias mais baixas são as energias das ondas de rádio (alguns eV), enquanto as energias mais altas são as dos raios gama (além de 100 keV).

N.B.:
Entre o comprimento de onda (λ) e a frequência (ν) existe a seguinte relação: ν = c / λ
ν = frequência de onda em hertz, c = velocidade da luz no vácuo em m/s, λ = comprimento de onda em metros.

O que é a luz?

De acordo com as equações de James Clerk Maxwell (1831-1879), a luz é uma onda transversal eletromagnética auto-propagante com componentes elétricos e magnéticos onde os campos elétricos e magnéticos oscilam em ângulo reto entre si e se propagam perpendicularmente à direção em que se deslocam indefinidamente, a menos que sejam absorvidos pela matéria intermediária.
Em outras palavras, cada tipo de campo (elétrico e magnético) gera o outro para propagar toda a estrutura composta no espaço vazio à velocidade finita da luz.

Artigos sobre o mesmo tema

Sprites e Raios Cósmicos: Os Relâmpagos Fantasmas da Atmosfera Sprites e Raios Cósmicos: Os Relâmpagos Fantasmas da Atmosfera
Princípio de emissão e absorção atômica Princípio de emissão e absorção atômica
O Laser Femtosegundo: Do Tempo Ultra-Curto à Potência Extrema O Laser Femtosegundo: Do Tempo Ultra-Curto à Potência Extrema
O Mundo das Cores O Mundo das Cores
As cores do arco-íris As cores do arco-íris
A natureza da luz A natureza da luz
Lâmpada de plasma e conceito de campo Lâmpada de plasma e conceito de campo
O que é o Vantablack? O que é o Vantablack?
Experiência de Michelson-Morley Experiência de Michelson-Morley
Cálculo de desvio para o vermelho ou redshift (z) Cálculo de desvio para o vermelho ou redshift (z)
Espetacular airglow na França Espetacular airglow na França
Toda a luz do espectro eletromagnético Toda a luz do espectro eletromagnético
Pilares solares: Miragens celestes e jogos de luz Pilares solares: Miragens celestes e jogos de luz
A Velocidade da Luz: Uma Constante Universal A Velocidade da Luz: Uma Constante Universal
A incrível precisão do segundo A incrível precisão do segundo
Efeitos da aberração luminosa Efeitos da aberração luminosa
Por que as partículas elementares não têm massa? Por que as partículas elementares não têm massa?
Auroras Polares: Luzes do Vento Solar Auroras Polares: Luzes do Vento Solar
Lua Azul ou Lua do Gelo: Compreender Esses Fenômenos Lunares Lua Azul ou Lua do Gelo: Compreender Esses Fenômenos Lunares
Lentes Gravitacionais: Quando o Espaço-Tempo se Torna uma Miragem Lentes Gravitacionais: Quando o Espaço-Tempo se Torna uma Miragem
Ilusões de ótica: Armadilhas e mistérios da percepção visual Ilusões de ótica: Armadilhas e mistérios da percepção visual
Luz Viajante: Como um Fóton Sai do Sol para Alcançar a Terra? Luz Viajante: Como um Fóton Sai do Sol para Alcançar a Terra?
Bioluminescência de organismos vivos Bioluminescência de organismos vivos
Luz laser Luz laser
Não vemos com os olhos, mas com o cérebro Não vemos com os olhos, mas com o cérebro
Diferenças entre calor e temperatura Diferenças entre calor e temperatura
A luz zodiacal: Reflexão das poeiras interplanetárias A luz zodiacal: Reflexão das poeiras interplanetárias
Explicação do 8 do analema Explicação do 8 do analema
O arco anticrepuscular: A sombra da Terra O arco anticrepuscular: A sombra da Terra
Quantos fótons para aquecer uma xícara de café? Quantos fótons para aquecer uma xícara de café?
Espectroscopia: Uma Chave para Analisar o Mundo Invisível Espectroscopia: Uma Chave para Analisar o Mundo Invisível
A luz Cherenkov A luz Cherenkov
As luzes do Sol As luzes do Sol
O que é uma onda? O que é uma onda?
Equação de Planck e luz do corpo negro Equação de Planck e luz do corpo negro
Conservação de energia Conservação de energia