▷ Onda mecânica: características, fórmula, tipos e exemplos

Este artigo explica o que são ondas mecânicas na física e quais são suas características. Assim, você encontrará a definição de onda mecânica, exemplos de ondas mecânicas, qual é a equação de uma onda mecânica e, também, quais são os diferentes tipos de ondas mecânicas.

O que é uma onda mecânica?

Uma onda mecânica é um tipo de onda que se propaga em um meio material, ou seja, ondas mecânicas são as ondas que se propagam em um meio material.

As ondas mecânicas causam, portanto, uma perturbação temporária do meio em que se propagam, sem que este seja transportado.

Por exemplo, uma onda sonora é uma onda mecânica. As ondas sonoras viajam pelo ar. Portanto, quando oscilam através de um meio material, trata-se de uma onda mecânica.

Uma das principais características das ondas mecânicas é que elas transportam energia. Na verdade, a energia transportada por uma onda mecânica pode ser catastrófica, como é o caso das ondas sísmicas.

Na física, as ondas mecânicas também são chamadas de ondas materiais porque precisam de um meio material para se propagarem.

Exemplos de ondas mecânicas

Depois de ver a definição de onda mecânica, veremos agora vários exemplos deste tipo de onda para compreender totalmente o conceito.

Exemplos de ondas mecânicas:

As ondas sonoras são ondas mecânicas.
Uma onda sísmica também é uma onda mecânica.
As ondas superficiais geradas na superfície da água pelo impacto de um objeto são mecânicas.
As ondas que se propagam através de uma mola são ondas mecânicas.

Características de uma onda mecânica

As ondas mecânicas possuem as seguintes características ou partes:

Alongamento (y) : é a distância entre a posição da onda e sua posição de equilíbrio.
Amplitude (A) : é a distância entre a extensão máxima e sua posição de equilíbrio.
Crista : cada um dos pontos mais altos da onda.
Vale : cada um dos pontos mais baixos da onda.
Ciclo ou oscilação : é o caminho da onda de um ponto ao próximo ponto equivalente.
Comprimento de onda (λ) : é a distância que separa dois pontos equivalentes consecutivos da onda.
Período (T) : é o tempo necessário para completar uma oscilação completa.
Frequência (f) : é o número de oscilações ou vibrações que a onda faz por unidade de tempo.

$f=\cfrac{1}{T}$

Frequência angular (ou pulsação) (ω) : é a velocidade com que a onda realiza oscilações.

$\omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f$

Velocidade de propagação (v) : é a velocidade com que a onda se propaga.

$v=\cfrac{\lambda}{T}=\lambda\cdot f$

características de uma onda mecânica, partes de uma onda mecânica

Fórmula de uma onda mecânica

A função matemática que permite descrever o movimento de uma onda mecânica é sempre a seguinte:

$y=f(x\pm v\cdot t)$

Ouro:

$y$

é o alongamento da onda.
$x$

é a distância do ponto estudado até a origem da onda.
$v$

é a velocidade de propagação da onda.
$t$

é o momento do tempo.

O sinal antes da velocidade de propagação indica se a onda mecânica está se movendo para a direita (sinal negativo) ou para a esquerda (sinal positivo).

Se a onda mecânica for uma onda harmônica , a equação da onda mecânica é y(x,t) = A·sin(k·x ± ω·t + φ ₀ ). Esta fórmula é usada para calcular o alongamento de um ponto da onda mecânica em uma posição específica e em um momento específico.

$y(x,t)=A\cdot \text{sin}(k\cdot x\pm w\cdot t+\phi_0)$

Ouro:

$y$

é o alongamento da onda.
$A$

é a amplitude da onda mecânica.
$x$

é a distância do ponto estudado até a origem da onda.
$k$

é o número de onda, que é calculado pela seguinte expressão:

$k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}$
$\omega$

é a frequência angular ou de pulsação.
$t$

é o momento do tempo.
$\phi_0$

é a fase inicial da onda.

Tipos de ondas mecânicas

Os tipos de ondas mecânicas são:

Onda longitudinal : tipo de onda mecânica que oscila na mesma direção de propagação da onda.
Onda transversal : tipo de onda mecânica que oscila perpendicularmente à direção de propagação da onda.

Onda longitudinal

Uma onda longitudinal é uma onda mecânica na qual o movimento oscilante das partículas no meio ocorre na mesma direção de propagação da onda. Ou seja, as pontas de uma onda longitudinal oscilam longitudinalmente.

Por exemplo, as ondas sonoras são ondas longitudinais, pois neste tipo de ondas o movimento das suas pontas é paralelo à propagação da onda.

➤ Veja: Características de uma onda longitudinal

onda transversal

Uma onda transversal é uma onda mecânica cujas oscilações são perpendiculares à direção de propagação da onda. Ou seja, os pontos de uma onda transversal movem-se transversalmente à direção de deslocamento da onda.

Por exemplo, uma corda presa em uma extremidade que oscila é uma onda transversal. Se fixarmos a ponta de uma corda e movermos sua outra ponta verticalmente, são geradas vibrações perpendiculares à direção de deslocamento da onda na corda, trata-se, portanto, de uma onda transversal.

➤ Veja: Características de uma onda transversal

Velocidade de propagação de uma onda mecânica

A velocidade de propagação é a velocidade na qual a onda mecânica se propaga no meio. Em geral, a velocidade de uma onda mecânica é calculada usando uma fórmula que tem a seguinte forma:

$\displaystyle v=\sqrt{\frac{\text{propriété élastique}}{\text{propriété inertielle}}}$