Qual a diferença entre as ondas transversais e longitudinais?

Doutorado em Física (UFJF, 2019)
Mestrado em Física (UFJF, 2015)
Graduado em Bacharelado em Física (UFJF, 2015)
Graduado em Licenciatura em Física (UFJF, 2013)

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Ondas longitudinais
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Qual diferença entre ondas transversais e ondas longitudinais?
O que são ondas transversais e longitudinais dê exemplos?
Qual a diferença entre ondas transversais e?
O que são ondas longitudinais e transversais Brainly?

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Uma onda é um tipo de movimento específico caracterizado por um pulso ou sucessivos pulsos que perturbam um determinado meio material. As ondas podem também ser definidas a partir do conceito de energia, uma vez que, ondas são formas de transmissão de energia que se propagam no vácuo ou em um determinado meio material. Dessa forma, ondas não transportam matéria e sim energia.

Ondas longitudinais

Na natureza as ondas apresentam algumas propriedades e características particulares que determinam suas classificações. As ondas são classificadas quanto a sua natureza, direção de propagação e direção de vibração.

Quanto a natureza as ondas são classificadas como mecânicas ou eletromagnéticas. Quanto a direção de propagação as ondas são classificadas como unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais. Quanto a direção de vibração as ondas são classificadas como transversais ou longitudinais.

Ondas transversais são ondas cujas vibrações são perpendiculares a direção de propagação como por exemplo ondas em cordas. Já ondas longitudinais são ondas cujas vibrações são paralelas a direção de propagação como por exemplo as ondas sonoras.

Ondas longitudinais.

Referências:

BONJORNO, José Roberto; BONJORNO, Regina Azenha; BONJORNO, Valter; CLINTON, Márcico Ramos. Física História & Cotidiano. São Paulo: Editora FTD, 2004, volume único.

HEWITT, Paul G. Física Conceitual. Porto Alegre: Editora: Bookman, 2011, 11ª. ed. v. único.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/ondas-longitudinais/

Arquivado em: Ondulatória

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Neste vídeo, veremos dois tipos diferentes de onda e aprenderemos sobre as semelhanças e diferenças entre elas. Agora, podemos ter uma ideia muito abstrata do que realmente é uma onda. Talvez pensemos nisso como uma coisa instável que se move numa certa direção, talvez uma maneira de transferir energia de um lugar para outro. Mas, para entender ondas transversais e longitudinais, primeiro precisamos de entender a definição geral de uma onda. Agora, a ideia principal é que uma onda é um tipo de perturbação, talvez um tipo de oscilação, que transfere energia de um ponto a outro. Mas o mais importante é que isso é feito sem qualquer transferência de matéria ou do material no qual a onda está a passar.

Agora, para entender isto com mais clareza, vamos imaginar que temos duas pessoas, Gary e Mindy, a segurar as duas pontas de uma corda de saltar. Agora, eles estão a segurar esta corda esticada. E o Gary vai enviar uma onda ao longo desta corda. Ele faz isso sacudindo a ponta da corda que segura primeiro para cima e depois para baixo. Agora, o que o Gary acaba de fazer é fornecer um pouco de energia à corda de saltar. Ele também provocou um distúrbio na corda porque, embora originalmente a corda estivesse estacionária, ele agora fez com que uma parte dela se movesse para cima e outro pedaço para baixo. Por outras palavras, ele está a formar uma onda ao longo do comprimento desta corda. E vemos que, à medida que o tempo avança, esta onda se move ao longo do comprimento da corda. Então, vai em direção à Mindy. E a própria onda, como dissemos anteriormente, é uma transferência de energia do Gary pela corda em direção à Mindy. E a Mindy será capaz de sentir essa energia quando a onda finalmente a atingir.

No entanto, antes de pensarmos na onda que realmente atinge a Mindy, vamos considerar uma parte da corda, digamos esta parte da corda aqui. E vamos ver o que acontece com esta parte da corda quando a onda passa por ela. Bem, vemos que, neste momento, a parte da corda está exatamente onde estava antes, quando o Gary ainda não havia sacudido a corda. Por outras palavras, está na mesma posição que a anterior. Mas assim que a onda começa a aproximar-se, vemos que esta parte da corda começará a mover-se. Quando a onda finalmente alcança esta parte da corda, vemos que ela se move para cima primeiro e depois volta à sua posição original onde estava antes. Em seguida, move-se abaixo da sua posição original e, finalmente, retoma à sua posição original à medida que a onda passa. E o que vimos aqui é que, quando a onda se move neste sentido, a nossa parte verde da corda move-se para cima e para baixo em relação à sua posição original.

Portanto, embora a nossa parte verde da corda se mova, não há movimento da nossa parte verde da corda. Primeiro move-se para cima, depois retoma a sua posição original, depois move-se para baixo e depois regressa à sua posição original. Por isso, oscila apenas em relação à sua posição original. E depois de toda a onda passar, adivinhem? Está de volta à sua posição original novamente. E é assim que vemos uma transferência de energia da esquerda para a direita sem nenhuma transferência líquida de matéria, onde neste caso a matéria é o material que compõe a corda. A corda em si não está a mover-se da esquerda para a direita. Mas há energia a ser transferida da esquerda para a direita ao longo da corda. Então, agora que entendemos esta propriedade geral das ondas, vejamos diferentes classificações das ondas.

As duas classificações de ondas que vamos observar são chamadas ondas transversais e ondas longitudinais. Agora, estes dois tipos de onda transferem energia. Mas a principal diferença entre ondas transversais e longitudinais é a direção da oscilação do meio ou do material em que a onda está a propagar, em comparação com a direção do movimento da onda. Agora, isso parece um pouco complicado. Então, vamos dividir.

Vamos começar com ondas transversais. Agora, já vimos um exemplo de onda transversal. A onda que se move ao longo da nossa corda de saltar da esquerda para a direita é um exemplo de onda transversal. E a razão pela qual é chamada de onda transversal é porque, como a própria onda se move da esquerda para a direita, cada pedacinho da corda de saltar se move para cima ou para baixo em relação à sua posição original. E se tivéssemos uma onda contínua a mover-se ao longo desta corda, em vez de apenas um único pulso, veríamos que cada pedacinho de corda continua a mover-se para cima e para baixo e para cima e para baixo e para cima e para baixo e para cima e para baixo. Por outras palavras, a direção da oscilação de cada pedaço da corda, do meio em que a onda está a propagar, é perpendicular à direção em que a própria onda está a propagar. Agora, neste caso, a onda está a propagar da esquerda para a direita. E a direção da oscilação de cada pedacinho da corda é para cima e para baixo. Ambas as direções são perpendiculares ou em ângulo reto à direção em que a onda está a propagar, que é da esquerda para a direita, como dissemos anteriormente.

E, então, podemos dizer que a nossa definição de onda transversal é a direção da oscilação, de modo que é a direção na qual cada pequeno segmento da nossa corda se move perpendicularmente ou em ângulo reto à direção do movimento da própria onda. Um bom exemplo de onda transversal é a luz ou qualquer outra forma de radiação eletromagnética. Este tipo de radiação é criada pelo movimento transversal, para cima e para baixo neste caso, como desenhámos, dos campos elétrico e magnético. Portanto, a energia pode propagar-se da esquerda para a direita ou da direita para a esquerda, como a desenhámos.

Então, de considerar as ondas de luz, vamos considerar as ondas sonoras. As ondas sonoras são um tipo de onda longitudinal. Neste tipo de meio, se a onda estiver a deslocar-se para a direita, as oscilações do meio serão na verdade para trás e para a frente, paralelas à direção em que a onda está a propagar, diferentemente de uma onda transversal em que as oscilações são perpendiculares à direção de propagação da onda.

Agora, as ondas sonoras são oscilações de partículas de ar ou, é claro, oscilações do meio em que estão a propagar. Mas, mais comumente, pensamos em ondas sonoras que se propagam no ar. Então, vamos imaginar que tudo isto são partículas de ar. Agora, quando uma onda sonora passa por esta região, o que vemos são regiões com alta concentração de partículas no ar, conhecidas como compressões, e regiões com baixa densidade de partículas, conhecidas como rarefações. E à medida que a onda se propaga da esquerda para a direita, cada região de compressão e região de rarefação também se move para a direita. Entretanto, se focássemos uma partícula específica destas partículas de ar, veríamos que, à medida que a onda se move da esquerda para a direita, a própria partícula oscila apenas para frente e para trás, da esquerda para a direita e da direita para a esquerda. E mais uma vez, oscila em relação à sua posição original, exatamente como esta parte da corda fazia quando estávamos a considerar ondas transversais.

E, voltando às ondas longitudinais, o que vemos é que cada partícula oscila para trás e para a frente, da esquerda para a direita e da direita para a esquerda, em relação à sua posição original, enquanto a própria onda se move da esquerda para a direita, como a desenhámos. E assim podemos dizer, para ondas longitudinais, que a direção da oscilação é paralela à direção do movimento da onda. E então, neste ponto, vimos a diferença entre ondas transversais e longitudinais. Nas ondas transversais, a direção da oscilação é perpendicular à direção do movimento das ondas, enquanto que, para ondas longitudinais, é paralela à direção do movimento das ondas.

Agora, já vimos que, para ondas longitudinais, as áreas de alta concentração são conhecidas como compressões. E as áreas de baixa concentração são conhecidas como rarefações. Bem, também podemos lembrar que, para ondas transversais, se desenharmos uma linha tracejada para representar a posição original do meio antes mesmo da onda aparecer, podemos dizer que o deslocamento máximo do meio, longe desta posição de equilíbrio original no sentido positivo ou no sentido para cima como a desenhámos, é conhecida como pico ou crista, enquanto o deslocamento máximo em sentido oposto, portanto, no sentido negativo. Bem, esta região da onda é conhecida como vale. E assim podemos utilizar as palavras pico ou crista e vale para descrever ondas transversais. E também podemos utilizar compressões e rarefações para descrever ondas longitudinais. No entanto, existem alguns termos mais gerais que podem ser utilizados para descrever os dois tipos de ondas, por exemplo, palavras como comprimento de onda.

Agora, o comprimento de onda de uma onda, transversal ou longitudinal, é definido como a distância percorrida por um ciclo completo da onda. Portanto, para uma onda transversal, um ciclo completo poderia, por exemplo, começar aqui e depois subir tudo, voltar ao zero e depois voltar tudo de volta e regressar a esta posição aqui. Por outras palavras, este ponto aqui e este ponto aqui são dois pontos exatamente equivalentes, porque ambos estão na posição de equilíbrio da onda. E à medida que avançamos para a direita em ambos os pontos, o deslocamento da onda está a aumentar. E assim, entre este ponto e este ponto, a onda completou um ciclo completo. Portanto, o comprimento de onda, que podemos chamar de 𝜆, é a menor distância entre estes dois pontos. E é assim que calculamos o comprimento de onda de uma onda transversal.

Por outro lado, poderíamos dizer que o comprimento de onda de uma onda transversal é a distância entre duas cristas adjacentes ou dois vales adjacentes, ou seja, talvez a distância daqui até aqui, porque, lembre-se, o comprimento de onda é a distância percorrida por um ciclo completo da onda. E essa distância daqui até aqui é igual à distância que identificámos aqui. Portanto, esta distância também é o comprimento de onda.

E a seguir, para uma onda longitudinal, um ciclo completo da onda contém uma compressão e uma rarefação. Assim, poderíamos definir o comprimento de onda de uma onda longitudinal como a distância entre o início de uma região de compressão e o início da próxima região de compressão, porque esta região contém uma compressão e uma rarefação. Ou, inversamente, uma maneira mais fácil de o medir é a distância entre o centro de uma região de compressão e o centro da próxima, porque esta distância é igual à que identificamos aqui. E as duas distâncias alaranjadas são 𝜆, o comprimento de onda de uma onda longitudinal. Portanto, podemos utilizar a palavra comprimento de onda para descrever algo sobre ondas transversais e longitudinais.

Agora, vejamos outra palavra que podemos utilizar para descrever certas propriedades dos dois tipos de onda. Esta palavra é amplitude. Bem, a amplitude de uma onda é o deslocamento máximo possível do meio em que está a oscilar. Portanto, para o caso transversal, se estamos a considerar uma onda numa corda, o meio em que está a oscilar é a própria corda. E o deslocamento máximo possível que este meio pode ter é a distância máxima possível entre a sua posição de equilíbrio, a posição em que estava antes da onda aparecer e a posição que atinge, quando oscila. Por outras palavras, a distância entre a posição de equilíbrio ou a sua posição original e um pico ou a distância entre a posição de equilíbrio e um vale, ambas com as mesmas distâncias, são conhecidas como amplitude, que chamaremos 𝐴. Então, mais uma vez, a amplitude é o deslocamento máximo possível do meio oscilante.

Agora, para uma onda longitudinal, isto torna-se um pouco mais complicado, porque, lembre-se, as oscilações do meio são para frente e para trás, paralelas à direção em que a onda está se a mover. Então, digamos que a partícula que identificámos esteja atualmente na posição em que começou antes da onda aparecer. Bem, neste caso, a amplitude da onda longitudinal é o deslocamento máximo possível desta partícula numa direção, por outras palavras, a distância entre a sua posição original e o deslocamento máximo possível, que está aqui, ou igualmente a distância entre a sua posição de equilíbrio e o deslocamento máximo possível na outra direção. Ambas as distâncias são as mesmas. E são conhecidas como a amplitude da onda longitudinal. E podemos ver alguns paralelos entre ondas transversais e longitudinais aqui. Podemos ver que a amplitude é medida como a distância entre as posições das partículas ou do meio antes da onda surgir ou quando a onda ainda não estava lá e o ponto para o qual o meio passa quando está no seu deslocamento máximo. Assim, analisámos uma segunda palavra que pode ser utilizada para descrever propriedades de ondas transversais e longitudinais.

Agora, há mais uma palavra que vamos ver. E esta palavra é frequência. Agora, a frequência de uma onda é definida como o número de ciclos de onda completos que passam por um ponto por unidade de tempo, por exemplo, por segundo. Por outras palavras, sabemos que, nos dois casos, da maneira como desenhámos estas ondas aqui, elas estão a mover-se da esquerda para a direita. E assim, para a onda transversal, por exemplo, num momento no tempo, a onda está aqui. Mas, após um certo período de tempo, cada parte da onda moveu-se ligeiramente para a direita. Está a propagar-se para a direita. Por outras palavras, então, esta crista mudou daqui para aqui. E este ponto médio mudou daqui para aqui e assim por diante. E se colocarmos um observador, por exemplo, aqui, está o olho a olhar para a onda, e deve contar nesta posição no espaço, o número de ciclos completos da onda que passa por segundo ou por minuto, por exemplo, então seria capaz de calcular a frequência da onda.

Agora, uma maneira fácil de o fazer seria contar o número de cristas a passar por segundo ou equivalentemente o número de vales a passar por segundo ou, é claro, o número de qualquer ponto específico ao longo do ciclo que passa por segundo. Mas é mais fácil de fazer com cristas ou vales. E da mesma forma, para ondas longitudinais, poderíamos colocar um observador aqui. E poderia contar o número de compressões que passam por este ponto a cada segundo ou a cada minuto. E isso também lhes diria a frequência da onda longitudinal. Então, neste ponto, analisámos três palavras diferentes para descrever as propriedades das ondas transversais e longitudinais, o comprimento de onda de uma onda, a amplitude de uma onda e a frequência de uma onda. Além disso, analisámos semelhanças e diferenças entre ondas transversais e longitudinais, bem como as suas principais propriedades, que definem o que realmente são. Então, com tudo isto dito, vamos dar uma olhadela numa questão de exemplo.

Uma onda transversal consiste em partículas individuais que podem mover-se nas direções A, B, C e D apresentadas no diagrama. Qual das seguintes direções a partícula amarela pode mover-se à medida que a onda se propaga para a direita?

Ok, neste diagrama, podemos ver que temos um monte de partículas azuis que estão todas a oscilar à medida que uma onda se propaga da esquerda para a direita. Agora, nesta questão, estamos focados nesta partícula amarela no meio. Pediram-nos para descobrir qual das direções, A, B, C ou D, a partícula amarela pode mover-se à medida que a onda se move da esquerda para a direita. E importante, disseram-nos que esta onda é transversal.

Agora, podemos lembrar que, para uma onda transversal, a direção da oscilação é perpendicular à direção da propagação da onda, onde, neste caso, a direção da oscilação refere-se à direção na qual todos estes pontos azuis se podem mover. E a direção da propagação da onda é a direção na qual a onda se move, neste caso da esquerda para a direita. Portanto, se a onda se puder mover da esquerda para a direita e a direção da oscilação de cada um destes pontos for perpendicular a isso ou, por outras palavras, em ângulo reto, então cada um destes pontos poderá mover-se no sentido para cima ou no sentido descendente, porque tanto o sentido ascendente quanto o descendente são perpendiculares, em ângulo reto, à direção na qual a onda se está a mover. E assim podemos ver que a partícula amarela em questão pode mover-se na direção A ou na direção C.

Agora, podemos ver que este diagrama é basicamente uma fotografia da onda a mover no espaço. No entanto, se olharmos para a mesma onda um pouco mais tarde, veremos que a onda avançou um pouco. E a razão pela qual isso aconteceu é porque, por exemplo, esta partícula se moveu para baixo. Esta partícula também se moveu para baixo. Esta moveu-se para baixo. Esta desceu um pouco. Esta subiu um pouco. Esta subiu e assim por diante. Assim, podemos ver como as partículas oscilam para cima e para baixo para que a onda se mova da esquerda para a direita. E isso apenas confirma a resposta a que chegámos antes. A direção na qual a partícula amarela se pode mover à medida que a onda se propaga para a direita é a direção A e a direção C.

Ok, agora que analisámos uma questão sobre ondas transversais, vamos analisar uma questão sobre ondas longitudinais.

Uma onda longitudinal consiste em partículas individuais que se podem mover nas direções A, B, C e D apresentadas no diagrama. Quais são as seguintes direções em que a partícula amarela apresentada no diagrama se pode mover à medida que a onda se propaga para a direita?

Ok, então nesta questão, temos estas partículas azuis que compõem um meio. E esse meio está a transportar uma onda longitudinal a propagar da esquerda para a direita. Além disso, pedem-nos para considerar esta partícula amarela em particular. Precisamos de descobrir em quais das direções A, B, C e D esta partícula amarela se pode mover. Agora, para responder a esta questão, precisamos de lembrar que, para ondas longitudinais, a direção da oscilação é paralela à direção de propagação de ondas, em que a direção da oscilação se refere à direção na qual estas partículas se podem mover à medida que a onda passa através do meio formado por estas partículas em particular. E a direção da propagação da onda é simplesmente a direção na qual a onda se está a mover, neste caso, da esquerda para a direita.

Portanto, se a onda estiver a mover-se da esquerda para a direita e as partículas se puderem mover em qualquer direção paralela a esta, as próprias partículas poderão mover-se da esquerda para a direita ou da direita para a esquerda. Por outras palavras, podem mover-se na direção B ou na direção D. Agora, uma maneira fácil de lembrar que para ondas longitudinais, estas são as possíveis direções de oscilação, é lembrar que, numa onda longitudinal, as partículas movem-se na mesma direção da própria onda. E, portanto, encontrámos a resposta para a nossa questão. As direções nas quais a partícula amarela pode mover-se à medida que a onda se propaga para a direita são a direção B e a direção D.

Ok, agora que vimos alguns exemplos de questões, vamos resumir o que falámos nesta aula.

Vimos, em primeiro lugar, que as ondas transferem energia de uma região para outra, sem qualquer transferência de matéria ou do meio através do qual se estão a propagar. Vimos também que, nas ondas transversais, a direção da oscilação do meio, isto é, o meio no qual as ondas propagam, é perpendicular à direção do movimento das ondas, enquanto nas ondas longitudinais, a direção da oscilação do meio é paralela à direção do movimento das ondas. E, finalmente, vimos que as propriedades que poderiam ser encontradas para ambos os tipos de ondas eram o seu comprimento de onda, a amplitude e a frequência.

Qual diferença entre ondas transversais e ondas longitudinais?

As ondas podem ser classificadas segundo sua direção de vibração: ondas que se propagam na mesma direção que seu estímulo são longitudinais, já as ondas que se propagam em direções perpendiculares às do seu estímulo são ondas transversais.

O que são ondas transversais e longitudinais dê exemplos?

a) Ondas transversais: São ondas cujas vibrações são perpendiculares a direção de propagação como por exemplo ondas em cordas. Ondas transversais. b) Ondas longitudinais: São ondas cujas vibrações coincidem com a direção de propagação como por exemplo as ondas sonoras: Ondas longitudinais.

Qual a diferença entre ondas transversais e?

As ondas nas quais a direção de vibração é perpendicular à direção de propagação são ondas transversais. As ondas nas quais a direção de vibração coincide com a direção de propagação são ondas longitudinais.

O que são ondas longitudinais e transversais Brainly?

Resposta. Ondas Transversais: são aquelas em que a direção de vibração é perpendicular à direção de propagação da onda. Ondas Longitudinais: são aquelas em que a vibração ocorre na mesma direção do movimento; um exemplo são as ondassonoras...