Mostrar código-fonte de Onda

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[[Imagem:Simple harmonic motion animation.gif|thumb|As ondas podem ser classificadas como um [[movimento harmônico simples]].]][[Imagem:2006-01-14 Surface waves.jpg|thumb|Ondas bidimensionais se propagando na superfície de um meio líquido.]][[Imagem:Harmonic partials on strings.svg|thumb|Onda unidimensional.]]
Em [[física]], uma '''onda''' é uma perturbação oscilante de alguma [[grandeza física]] no espaço e periódica no [[tempo]]. A oscilação espacial se caracteriza por seu [[comprimento de onda]], enquanto que o tempo decorrido em uma oscilação completa é denominado [[Período (física)|período da onda]], e é o [[Inverso multiplicativo|inverso]] da sua [[frequência]]. O comprimento de onda e a frequência estão relacionadas pela [[velocidade]] com que a onda se propaga.

Fisicamente, uma onda é um pulso energético que se [[Propagação|propaga]] através do espaço ou através de um meio (líquido, sólido ou gasoso), com velocidade definida.<ref>{{citar livro|autor=NUSSENZVEIG, H. M.|título=Curso de Física Básica, Volume 2 |ano=2002|editora=Blucher|local=São Paulo|isbn=978-85-212-0299-8}}</ref> Segundo alguns estudiosos e até agora observado, nada impede que uma onda magnética se propague no vácuo ou através da matéria, como é o caso das [[onda eletromagnética|ondas eletromagnéticas]] no vácuo ou dos neutrinos através da matéria, onde as partículas do meio oscilam à volta de um ponto médio mas não se deslocam.<ref name=Ostrovsky> {{citar livro|título= Modulated waves: theory and application |autor = Lev A. Ostrovsky & Alexander I. Potapov |publicado= Johns Hopkins University Press |isbn = 0-8018-7325-8 |ano= 2002 }} </ref><ref name=Helbig> {{citar livro|título= Seismic waves and rays in elastic media |url = http://books.google.com/?id=s7bp6ezoRhcC&pg=PA134 |páginas= 131 ''ff'' |autor = Michael A. Slawinski |capítulo= Wave equations |isbn = 0-08-043930-6 |ano= 2003 |publicado= Elsevier }} </ref><ref name=Graaf> {{citar livro|título= Wave motion in elastic solids |autor = Karl F Graaf |edição= Reprint of Oxford 1975 |publicado= Dover |ano= 1991 |url = http://books.google.com/?id=5cZFRwLuhdQC&printsec=frontcover |páginas= 13–14 |isbn = 978-0-486-66745-4 }} </ref> Exceto pela [[radiação eletromagnética]], e provavelmente as [[onda gravitacional|ondas gravitacionais]], que podem se propagar através do vácuo, as ondas existem em um meio cuja deformação é capaz de produzir forças de restauração através das quais elas viajam e podem transferir energia de um lugar para outro sem que qualquer das partículas do meio seja deslocada; isto é, a onda não transporta matéria. Há, entretanto, oscilações sempre associadas ao meio de propagação.<ref name=Stein2>{{citar livro|título= ''op. cit.'' |autor = Seth Stein, [[Michael E. Wysession]] |página= 32 |url = http://books.google.com/?id=Kf8fyvRd280C&pg=PA32 |isbn = 0-86542-078-5 |ano= 2003 }}</ref><ref name=Schwinger>{{citar livro|título= Electromagnetic Radiation: Variational Methods, Waveguides and Accelerators |autor = Kimball A. Milton, Julian Seymour Schwinger |url = http://books.google.com/?id=x_h2rai2pYwC&pg=PA16 |página= 16 |isbn = 3-540-29304-3 |publicado= Springer |ano= 2006 |citação= Thus, an arbitrary function ''f''('''''r''''', ''t'') can be synthesized by a proper superposition of the functions ''exp''[i ('''''k•r'''''−ω''t'')]... }}</ref>

== Classificação das ondas ==

=== Meio de propagação ===

==== Ondas mecânicas ====
São ondas que se propagam somente em meios materiais e são descritas pelas [[leis de Newton]].

Exemplos:
*[[Ondas oceânicas de superfície]] , que são perturbações que se propagam através da água (veja também [[surf]] e [[tsunami]]);
*[[Som]] se propaga através dos gases, líquidos e sólidos, que é de uma frequência detectada pelo [[ouvido|sistema auditivo]];
*[[Onda sísmica]] presente nos [[terremoto]]s, que podem ser dos tipos [[Ondas secundárias|S]], [[Onda P|P]] e [[Onda sísmica|L]].

==== Ondas eletromagnéticas ====
São ondas resultantes da combinação de um campo elétrico com um [[campo magnético]]. As [[ondas eletromagnéticas]] se propagam no vácuo com a mesma velocidade: c = {{fmtn|299792458}} m/s. Diferem das ondas mecânicas por se propagarem sem a necessidade um meio físico intermediário.

Exemplos:
*[[Luz]];
*[[Ondas de rádio]];
*[[Raios X|Raio x]].

==== Ondas de matéria ====
Essas ondas são utilizadas em laboratório. São ondas associadas a elétrons, prótons e outras partículas elementares e mesmo a átomos e moléculas.<ref name="hallidayv2">HALLIDAY, R.;RESNICK,R.; WALKER, J.. Fundamentos de Física, Volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica. Rio de Janeiro: LTC, 2009</ref>

=== Direção de vibração ===
==== Ondas transversais ====
[[Ondas transversais]] são aquelas em que a [[vibração]] é perpendicular à direção de propagação da onda; exemplos incluem ondas em uma corda e ondas eletromagnéticas.

==== Ondas longitudinais ====
[[Ondas longitudinais]] são aquelas em que a vibração ocorre na mesma direção do movimento; um exemplo são as [[Som|ondas sonoras]].<ref name=Kneubühl> {{citar livro|título= Oscillations and waves |autor = Fritz Kurt Kneubühl |url = http://books.google.com/?id=geYKPFoLgoMC&pg=PA365 |página= 365 |ano= 1997 |isbn = 3-540-62001-X |publicado= Springer }} </ref><ref name=Lundstrom>{{citar livro|url = http://books.google.com/?id=FTdDMtpkSkIC&pg=PA33 |página= 33 |autor = Mark Lundstrom |isbn = 0-521-63134-3 |ano= 2000 |título= Fundamentals of carrier transport |publicado= Cambridge University Press }}</ref>

=== Direção de propagação ===
[[Ficheiro:Standing wave.gif|thumb|180px|Onda unidimensional]]

==== Ondas unidimensionais ====
São aquelas que se propagam numa só direção.

Exemplo: Ondas em cordas.<ref name="unime">https://www.todamateria.com.br/ondas/</ref>

==== Ondas bidimensionais ====
{|align="right"
|[[Imagem:Drum vibration mode01.gif|thumb|center|180px|Onda bidimensional sobre um disco.]]
|[[Imagem:Drum vibration mode21.gif|thumb|right|180px|Onda com duas linhas nodais cruzando no centro.]]
|-
|
|[[Ficheiro:Propagação de ondas, em bolha de água.gif|miniaturadaimagem|Propagação de ondas, em bolha d'água. Disposta em microgravidade.]]
|}
São aquelas que se propagam num plano ou em uma superfície que possua equipotencial gravitacional, como o oceano, ou superfícies com potencial elástico.<ref name=unime /><ref>{{Citar periódico |url=https://lume.ufrgs.br/handle/10183/180662 |titulo=Estudo do comportamento de curvas de dispersão de ondas-guiadas em estruturas de seção transversal com eixos de simetria |data=2018 |acessodata=2021-10-08 |ultimo=Saorin Filho |primeiro=Angelo}}</ref><ref>{{Citar periódico |url=https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/245343 |titulo=The impact and rupture of a water-filled balloon on a rigid surface |data=2014-06-10 |acessodata=2021-10-09 |ultimo=Lund |primeiro=Hugh Michael |lingua=en}}</ref><ref>{{Citar periódico |url=http://dx.doi.org/10.1063/1.5005982 |titulo=A robust dual-membrane dielectric elastomer actuator for large volume fluid pumping via snap-through |data=2017-11-20 |acessodata=2021-10-10 |jornal=Applied Physics Letters |número=21 |ultimo=Li |primeiro=Zhe |ultimo2=Zhu |primeiro2=Jian |paginas=212901 |doi=10.1063/1.5005982 |issn=0003-6951 |ultimo3=Foo |primeiro3=Choon Chiang |ultimo4=Yap |primeiro4=Choon Hwai}}</ref><ref>{{Citar periódico |url=http://dx.doi.org/10.1063/1.4985827 |titulo=The mechanism for large-volume fluid pumping via reversible snap-through of dielectric elastomer |data=2017-08-28 |acessodata=2021-10-10 |jornal=Journal of Applied Physics |número=8 |ultimo=Li |primeiro=Zhe |ultimo2=Wang |primeiro2=Yingxi |paginas=084503 |doi=10.1063/1.4985827 |issn=0021-8979 |ultimo3=Foo |primeiro3=Choon Chiang |ultimo4=Godaba |primeiro4=Hareesh |ultimo5=Zhu |primeiro5=Jian |ultimo6=Yap |primeiro6=Choon Hwai}}</ref>

Exemplos: Ondas na superfície de um [[lago]] , [[lagoa]] ou mar, bexigas cheias d'água e bolhas d'água em  [[microgravidade]]. 

==== Ondas tridimensionais ==== 
São aquelas que se propagam em todas as direções.<ref name=unime />

Exemplo: Ondas sonoras na [[atmosfera]] ou em metais.






== Características das ondas ==
[[Imagem:wave-i18n.png|thumb|right|365px|<math>1</math> = Elementos de uma onda<br /> <math>2</math> = Distância<br /> <math>3</math> = Deslocamento<br /><math>\lambda</math> = Comprimento de onda<br /><math>\gamma</math> = Amplitude]]

Ondas podem ser descritas usando um número de variáveis, incluindo: [[frequência]], [[comprimento de onda]], [[amplitude]] e [[Período (física)|período]], etc.

=== Comprimento de onda e número de onda ===
O comprimento é o tamanho de uma onda, a distância entre dois vales ou duas cristas. É representado pela letra grega [[lambda]] (λ). O [[número de onda]] (k) é dado pela seguinte relação:

:<math>k=\frac{2\pi}{\lambda}</math>.

=== Amplitude ===
A [[amplitude]] de uma onda é a medida da magnitude de um distúrbio em um meio durante um ciclo de onda. Por exemplo, ondas em uma corda têm sua amplitude expressada como uma distância (metros), ondas de som como [[pressão]] (pascals) e [[radiação eletromagnética|ondas eletromagnéticas]] como a amplitude de um [[campo elétrico]] (volts por metro). A amplitude pode ser constante (neste caso a onda é uma ''onda contínua''), ou pode variar com tempo e/ou posição. A forma desta variação é o envelope da onda. A amplitude é representada pela letra grega gama (γ).

=== Frequência e período ===
O período  é o tempo(''T'') de um ciclo completo de uma oscilação de uma onda. A frequência (''f'') é período dividido por uma unidade de tempo (exemplo: um segundo), e é expressa em [[hertz]]. Veja abaixo:

:<math>f=\frac{1}{T}</math>.

Quando ondas são expressas matematicamente, a [[frequência angular]] (ω; radianos por segundo) é constantemente usada, relacionada com frequência ''f'' em:

:<math>f=\frac{\omega}{2 \pi}</math>.

== Velocidade da onda ==
A velocidade de uma onda é descrita pela seguinte equação:

:<math>v= \lambda \cdot f ,</math>

onde <math>\lambda</math> é o comprimento de onda e <math>f</math> a frequência de onda.

Está equação também pode ser descrita em termos da frequência angular e do número de onda:
:<math>v=\frac{\omega}{k}.</math>

A velocidade de uma onda também está relacionada com as propriedades do meio. As propriedades de massa e elasticidade do meio determinam a velocidade com a qual a onda pode se propagar.

=== Em uma corda esticada ===
:<math>v= \sqrt{\frac{\tau}{\mu}} ,</math>

onde <math>\tau</math> é a tensão na corda (N) e <math>\mu</math> é a [[densidade]] linear da corda.

=== Velocidade do som ===
{{AP|Velocidade do som}}
:<math>v= \sqrt{\frac{K}{\rho}} ,</math>

onde <math>K</math> é o [[Módulo volumétrico|módulo de elasticidade volumétrico]] e <math>\rho</math> é a densidade volumétrica do meio.

== Equação de Schrödinger ==
A [[equação de Schrödinger]] descreve o comportamento ondulatório da matéria na [[mecânica quântica]]. As soluções desta equação são [[função de onda|funções de onda]] que podem ser usadas para descrever a densidade de probabilidade de uma partícula.

== Tipos de ondas ==
=== Ondas estacionárias ===
{{Artigo principal |Onda estacionária}}
[[Imagem:Standing waves on a string.gif|thumb|right|250px|Corda a vibrar na frequência fundamental e no 2º, 3º, 4º, 5º, e 6º harmónicos.]]
Ondas que permanecem no mesmo lugar são chamadas ''ondas estacionárias'', como as vibrações em uma corda de violino.
Quando uma corda é deformada, a perturbação propaga-se por toda a corda, refletindo-se nas suas extremidades fixas. A interferência de duas ondas senoidais iguais que se propagam em sentidos opostos produz uma onda estacionária, ou seja, uma oscilação que aparenta não se mover através do material. Os nodos resultam da interferência (destrutiva) entre a crista e o vale de duas ondas. Nos anti-nodos, onde o deslocamento é máximo, a interferência dá-se entre duas cristas ou dois vales de onda. Cada padrão de oscilação corresponde a uma determinada frequência a que se chama um harmônico. As frequências de vibração variam com o comprimento da corda e com as suas características (material, tensão, espessura), que determinam a velocidade de propagação das ondas. À frequência mais baixa a que a corda vibra chama-se frequência fundamental.

A onda estacionária de uma corda com extremidades fixas é dada por:

:<math> y(x,t)=[2 \gamma \sen (kx)] \cos (\omega t) ,</math>

onde <math> \gamma </math> é a amplitude de cada onda.

=== Ondas senoidais ===
Ondas que se movem (não-estacionárias) têm uma perturbação que varia tanto com o tempo ''t'' quanto com a distância ''x'' e pode ser expressada matematicamente como:

:<math>y(x,t)=\gamma \sen (kx - \omega t + \phi) ,</math>

onde <math>\gamma</math> é a amplitude da onda, <math>k</math> é o ''[[número de onda]]'', <math>\omega</math> é a frequência angular e <math>\phi</math> é a ''[[Fase (física)|constante de fase]]''.

== Meios de propagação ==
Podemos classificar os meios onde as ondas se podem propagar das seguintes formas<ref name=Chen>{{citar livro|url = http://books.google.com/?id=LxzWPskhns0C&pg=PA363 |autor = Chin-Lin Chen |título= Foundations for guided-wave optics |página= 363 |capítulo= §13.7.3 Pulse envelope in nondispersive media |isbn = 0-471-75687-3 |ano= 2006 |publicado= Wiley }}</ref>:
* ''Meios [[Independência linear|linear]]es'': se diferentes ondas de qualquer ponto particular do meio em questão podem ser somadas;
* ''Meios [[limitado]]s'': se ele é finito em extensão, caso contrário são considerados ''ilimitados'';
* ''Meios [[uniforme]]s'': se suas propriedades físicas não podem ser modificadas de diferentes pontos;
* ''Meios [[isotrópico]]s'': se suas propriedades físicas são as ''mesmas'' em quaisquer direções..

== Propriedades físicas ==
Todas as ondas tem um comportamento comum em situações padrões. Todas as ondas tem as seguintes características<ref name=Jewett>{{citar livro|url = http://books.google.com/?id=1DZz341Pp50C&pg=PA433 |página= 433 |título= Principles of physics |autor = Raymond A. Serway and John W. Jewett |capítulo= §14.1 The Principle of Superposition |isbn = 0-534-49143-X |ano= 2005 |edição= 4th |publicado= Cengage Learning }}</ref> <ref name=Newton>{{citar livro|último = Newton |primeiro = Isaac |ano= 1704 |autorlink = Isaac Newton |título= Opticks: Or, A treatise of the Reflections, Refractions, Inflexions and Colours of Light. Also Two treatises of the Species and Magnitude of Curvilinear Figures |página= 118 |local= London |capítulo= Prop VII Theor V |citação= All the Colours in the Universe which are made by Light... are either the Colours of homogeneal Lights, or compounded of these... |volume = 1 |url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3362k.image.f128.pagination }}</ref>:

* [[Reflexão (física)|Reflexão]] - Quando uma onda volta para a direção de onde veio, devido à batida em material reflexivo.
* [[Refração]] - Há mudança da direção das ondas, devido a entrada em outro meio. A velocidade da onda varia, pelo que o [[comprimento de onda]] também varia, mas a frequência permanece sempre igual, pois é característica da fonte emissora.
[[Imagem:Wave refraction.gif|thumb|right|200 px|Onda senoidal entrando numa região de menor velocidade, mostrando a refração.]]
* [[Difração]] - O espalhamento de ondas, por exemplo quando atravessam uma fenda de tamanho equivalente a seu [[comprimento de onda]]. Ondas com alto [[comprimento de onda]] são facilmente difratadas.
* [[Interferência]] - Adição ou subtração das amplitudes das ondas, depende da fase das ondas em que ocorre a superposição.
* [[Dispersão (óptica)|Dispersão]] - a separação de uma onda em outras de diferentes frequências.
* [[Vibração]] - Algumas ondas são produzidas através da vibração de objetos, produzindo sons. Exemplo: Cordas ( violão, violino, piano, etc.) ou Tubos ( órgão, flauta, trompete, trombone, saxofone, etc.)
* [[Polarização eletromagnética|Polarização]] - A onda pode ser polarizada pela utilização de um filtro de polarização. A polarização de uma onda transversal descreve a direção de oscilação no plano perpendicular à direção de propagação. Ondas não polarizadas podem oscilar em qualquer direção no plano perpendicular à direção de propagação. Ondas longitudinais, tais como as ondas sonoras, não apresentam polarização. Para estas ondas a direção de oscilação é ao longo da direção de propagação.<ref name=Stein2>{{citar livro|título= ''op. cit.'' |autor = Seth Stein, [[Michael E. Wysession]] |página= 32 |url = http://books.google.com/?id=Kf8fyvRd280C&pg=PA32 |isbn = 0-86542-078-5 |ano= 2003 }}</ref><ref name=Schwinger>{{citar livro|título= Electromagnetic Radiation: Variational Methods, Waveguides and Accelerators |autor = Kimball A. Milton, Julian Seymour Schwinger |url = http://books.google.com/?id=x_h2rai2pYwC&pg=PA16 |página= 16 |isbn = 3-540-29304-3 |publicado= Springer |ano= 2006 |citação= Thus, an arbitrary function ''f''('''''r''''', ''t'') can be synthesized by a proper superposition of the functions ''exp''[i ('''''k•r'''''−ω''t'')]... }}</ref>
[[Imagem:Circular.Polarization.Circularly.Polarized.Light Circular.Polarizer Creating.Left.Handed.Helix.View.svg|thumb|left]]

== Energia e potência de uma onda progressiva em uma corda ==
Quando produzimos uma onda em uma corda esticada, fornecemos energia para que a corda se mova. À medida que a onda se propaga, essa energia é transportada como energia cinética e energia potencial elástica.<ref name="hallidayv2"/>

;Energia cinética
Um elemento de massa ''dm'', oscilando transversalmente em um [[movimento harmônico simples]] enquanto a onda passa por ele, possui [[energia cinética]] associada à sua velocidade transversal. Quando o elemento passa pela posição y = 0, a velocidade transversal é máxima e, consequentemente, a energia cinética também é máxima. Quando o elemento está na posição mais alta (y = y<sub>máx</sub>), a velocidade transversal é nula e, assim, a energia cinética também se torna nula.

;Energia potencial elástica
A [[energia potencial elástica]] em uma corda está associada às variações de comprimento. Uma corda inicialmente reta sendo atravessada por uma onda senoidal sofre deformações. Ao oscilar transversalmente, um elemento da corda  ''dx'' aumenta e diminui de comprimento periodicamente para assumir a forma de uma onda senoidal. Quando o elemento está na posição y = y<sub>máx</sub>, seu comprimento é o valor de repouso ''dx'' e, portanto, a energia potencial elástica é nula. Já em y = 0, seu alongamento é máximo e, consequentemente, sua energia potencial elástica também é máxima.

;Transporte de energia
Quando a onda se propaga ao longo da corda, as forças associadas à tensão da corda realizam trabalho continuamente para transferir energia das regiões com energia para as regiões sem energia. Ao produzirmos uma onda ao longo do eixo x, em uma corda esticada, fazendo-a oscilar continuamente, fornecemos energia para o movimento e alongamento da corda; quando as partes da corda se deslocam perpendicularmente ao eixo x, adquirem energia cinética e energia potencial elástica. Quando a onda passa por partes que estavam anteriormente em repouso, a energia é transferida para essas partes. Assim, dizemos que a onda transporta energia ao longo da corda.

;Taxa de transmissão de energia
A taxa média com a qual a energia cinética é transportada é

:<math>\frac{dK}{dt}=\left ( \frac{1}{4} \right )\mu\upsilon\omega^2(y</math><sup>máx)</sup><math>^2</math>

A energia potencial elástica tem a taxa média de transmissão dada pela mesma equação utilizada para a taxa média de transporte da energia cinética.

A potência média, que é a taxa com a qual as duas formas de energia são transmitidas pela onda é dada por

:<math>P_{media}=2\frac{dK}{dt}</math>

<gallery>
ondasfisica3.png
</gallery>
{{-}}

== Ver também ==
{{correlatos
|commons=Wave
|wikcionário=onda
}}
* [[Atenuação]]
* [[Efeito Doppler]]
* [[Onda estacionária]]
* [[Equação da onda]]
* [[Acústica]]

{{referências|col=2}}

== Ligações externas ==
* [http://www.astronoo.com/pt/artigos/onda.html O que é uma onda? Astronoo]

{{Física-rodapé}}
{{Portal3|Ciência|Física}}
{{Controle de autoridade}}
{{esboço-física}}

[[Categoria:Ondulatória]]