2.5 - Ondas mecânicas

Determinadas ondas necessitam, obrigatoriamente, de um meio material para a sua propagação: são as ondas mecânicas. Em outras palavras, na propagação desse tipo de onda o que vibra são as porções de matéria, ou seja, as partículas materiais vibram. são exemplos: Ondas em cordas, na superfície e no interior de líquidos, dos sólidos (terremotos), e dos gases (som se propagando no ar). 

Vejamos alguns exemplos:

Ondas na Corda (Meios Contínuos)

A velocidade v de propagação de um pulso (meia onda) que se propaga numa corda esticada depende da intensidade da força de tensão (T) e a densidade linear  (μ), conforme a equação:

 .

 A densidade linear (μ) é a relação entre a massa (m) e o comprimento (L) da corda: μ = m/L. 

Dessa relação percebemos que  quanto maior a densidade menor a velocidade de propagação da onda nessa corda. Isso pode ser verificado na simulação abaixo.

Além disso quanto mais esticada estiver a corda (maior a tensão) maior será a velocidade de propagação da onda nessa corda. Isso pode ser verificado na simulação abaixo. Além disso é possível perceber, ainda, o papel do atrito na velocidade de propagação da onda na corda.

Ondas sonoras

O som propagando-se no ar, aproximadamente 340 m/s constitui uma onda mecânica, pois é o ar (meio material) que sofre perturbação. Nas situações mais frequentes, as ondas sonoras propagam-se no ar e, nesse caso, são do tipo longitudinal, pois as partículas do meio vibram na mesma direção de propagação da onda. Entretanto, ao se propagar através de meios sólidos, o som se propaga também na forma de onda transversal. 

Vejamos como as ondas sonoras longitudinais podem ser produzidas. Clique na imagem abaixo para visualizar a simulação do que iremos descrever. Nela, consideramos como exemplo o som produzido por um diapasão ao ser movimentado. 

Ao receber o impacto, o diapasão passa a vibrar periodicamente e essas vibrações perturbam o ar próximo a ela, produzindo regiões de compressão e de rarefação alternadas que se propagam em todas as direções, constituindo assim a onda sonora. No ar o som é, portanto, uma onda de pressão.  

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Referências da página

https://phet.colorado.edu/pt_BR/

http://www.if.ufrj.br/~marta/aplicativos/

http://www.physics-chemistry-interactive-flash-animation.com/mechanics_forces_gravitation_energy_interactive/progressive_wave_impulsion_transverse_signal_speed_velocity_rope.htm

http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/StandingWaves/standing.gif