Ondas progressivas

Se a agitação que produz um pulso se repetir periodicamente cria-se uma onda persistente que se propaga, por exemplo, da esquerda para a direita (onda progressiva).
A onda, como estudamos em física, pode ter uma forma qualquer, mas haverá sempre uma repetição no espaço e no tempo. A Fig. 2.1 representa uma onda arbitrária num dado instante t. A oscilação espacial é qualquer, mas note-se que há uma repetição...

Ondas longitudinais e transversais e polarização

Nas ondas de matéria, como numa corda vibrante, por exemplo, a perturbação é a oscilação das partículas do meio relativamente à sua posição de equilíbrio. Ora, essa oscilação pode ocorrer de duas maneiras: ou na direcção perpendicular à direcção de perturbação (como na corda oscilante da Fig. 1.1 ou na onda de mar da Fig. 1.2), ou na própria direcção do movimento. No primeiro caso falamos em ondas transversais e no segundo caso em ondas longitudinais. Em geral, no interior dos sólidos propagam-se ondas transversais e longitudinais (há ondas sísmicas dos dois tipos). Mas nos gases e líquidos apenas se propagam ondas longitudinais. Um sólido pode-se comprimir ou torcer (e por isso há ondas dos dois tipos) mas um fluido não se pode torcer! Apenas pode ser comprimido (ou expandido) e portanto só pode haver ondas longitudinais.
Uma onda sonora no ar é a propagação de uma perturbação causada num certo sítio - por exemplo, na laringe junto das cordas vocais quando se fala. A oscilação das partículas do ar cria zonas de compressão e de rarefacção do ar ou seja, zonas onde a pressão é maior e onde é menor do que a pressão média. O som é pois uma onda de pressão. A Fig. 2.3 mostra como varia a pressão num ponto P em instantes diferentes (as zonas claras são as de menor pressão e as escuras as de maior pressão)...

Se a perturbação que dá origem à onda for pontual, a onda criada será esférica (ou circular se a propagação se der em 2 dimensões como na água de um lago quando se atira uma pedra). A Fig. 2.4 mostra a propagação da onda longitudinal (onda sonora, por exemplo) a partir de um ponto e em todas as direcções. As setas indicam as oscilações das partículas do ar. Essas oscilações dão-se na direcção do movimento, quer dizer, “para a frente e para trás”...

Quando as frentes de onda são paralelas, como na Fig. 2.5, a onda diz-se plana. As linhas (frentes de onda) indicadas nesta figura (ou na Fig. 2.4) não são necessariamente os sítios onde, num certo instante, a onda tem um máximo! Essas linhas unem pontos que estão na mesma fase de vibração: máxima ou qualquer outra, embora quando se olhe para uma onda de mar sejam os pontos de amplitude máxima (ou mínima) os que nos permitem melhor consciencializar representações como a da Fig. 2.5.
Há muitos aspectos comuns às ondas transversais e longitudinais mas existe um de que só faz sentido falar para ondas transversais: é a chamada polarização. Nas ondas longitudinais a perturbação ocorre na direcção de propagação. Mas nas ondas transversais a perturbação tem lugar numa qualquer direcção do plano perpendicular à direcção de propagação. Se a oscilação transversa se der segundo uma só direcção dizemos que a onda é polarizada. Um polarizador elimina todas as ondas transversais cuja oscilação não tenha lugar segundo uma dada direcção.
A Fig. 2.6 mostra o efeito num polarizador. Antes do anteparo com a fenda vertical as perturbações nas ondas transversais numa corda podem ser segundo uma direcção qualquer. O efeito do anteparo (polarizador) é o de “deixar passar” apenas a componente da onda na direcção da fenda. Depois de passar o anteparo a onda diz-se polarizada. Também a luz, sendo uma onda transversal, pode ser polarizada. Essa polarização tem muitas aplicações práticas. Uma delas é nos conhecidos óculos para visualizar filmes em 3D. As “lentes” desses óculos são polarizadores de luz...

Ondas sinusoidais e características gerais das ondas

Vimos atrás que período e comprimento de onda eram duas características da onda, a primeira ligada à repetição temporal do fenómeno e a outra à repetição espacial.