Resumo nº1 – Sinais e ondas: propagação, tipos de ondas

⚛️ Física A · 11.º ano📍 Tema 4 · Sinais e ondas
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Resumo nº1

Sinais e ondas: propagação, tipos de ondas

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💡 Ideia principal

Uma onda é a propagação de um sinal num meio, com transporte de energia e não de matéria. A velocidade depende do meio. As ondas podem ser transversais ou longitudinais, e mecânicas ou eletromagnéticas.

🎯 No fim deste resumo deves ser capaz de

  • associar um sinal a uma perturbação local e identificar exemplos (1.1);
  • identificar uma onda como a propagação de um sinal num meio, com transporte de energia, e cuja velocidade depende do meio (1.2);
  • distinguir ondas longitudinais de transversais (1.3) e mecânicas de eletromagnéticas (1.4).

1Sinal

Um sinal é uma perturbação que ocorre localmente, de curta ou de longa duração, e que pode ser usada para comunicar. Exemplos: um pulso numa corda, um toque de campainha, um clarão, um impulso elétrico, o apito de um árbitro, um sinal luminoso de semáforo.

  • Sinal de curta duração: pulso (uma só perturbação).
  • Sinal de longa duração: emissão contínua (por exemplo, uma nota musical sustentada).

2Onda

Uma onda é a propagação de um sinal num meio. Numa onda:

  • há transporte de energia, mas não de matéria (as partículas do meio apenas vibram em torno das suas posições de equilíbrio);
  • a velocidade de propagação depende das características do meio (e não da fonte): por exemplo, o som propaga-se a cerca de 340 m/s no ar, 1500 m/s na água e mais de 5000 m/s no aço.
Velocidade de propagação (sinal que percorre d em Δt)v = dΔtunidade SI: m s⁻¹

⚠️ Atenção

Quando uma onda passa, as partículas do meio não viajam com ela. Uma rolha numa onda do mar sobe e desce, mas não é arrastada na direção de propagação.

3Ondas transversais e longitudinais

Compara a direção de vibração das partículas com a direção de propagação:

↕️

Onda transversal

A vibração é perpendicular à propagação. Exemplos: onda numa corda, luz e outras ondas eletromagnéticas, ondas à superfície da água (aproximadamente).

↔️

Onda longitudinal

A vibração tem a mesma direção da propagação (compressões e rarefações). Exemplos: som no ar, onda numa mola, ondas sísmicas P.

4Ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas

Ondas mecânicasOndas eletromagnéticas
Meio materialnecessário (não se propagam no vácuo)não é necessário (propagam-se no vácuo)
O que vibrapartículas do meiocampos elétrico e magnético
Velocidade no vácuo—c = 3,00×10⁸ m s⁻¹
Exemplossom, ondas na corda, ondas sísmicas, ondas do marluz, micro-ondas, rádio, raios X, infravermelho
Tipotransversais ou longitudinais (o som nos fluidos é longitudinal)sempre transversais

5Exemplos resolvidos

Exemplo 1 · Trovão

Uma pessoa vê um relâmpago e ouve o trovão 4,0 s depois. Admitindo que a luz chega instantaneamente e que a velocidade do som no ar é 340 m/s, a que distância caiu o raio?

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Dados: Δt = 4,0 s · vsom = 340 m/s

Pedido: distância d.

  1. Relacionar d, v e Δt.v = dΔt ⇔ d = v·Δt
  2. Substituir.d = 340 × 4,0
  3. Calcular.d = 1360 m
✅ d ≈ 1,4 km (1,36×10³ m). A luz é uma onda eletromagnética muito mais rápida (3,00×10⁸ m/s); o tempo que demora é desprezável.

Exemplo 2 · Sonar

Um sonar emite um sinal sonoro que, depois de refletido no fundo do mar, regressa 0,40 s depois. Sabendo que a velocidade do som na água é 1500 m/s, determina a profundidade.

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Dados: Δttotal = 0,40 s (ida e volta) · v = 1500 m/s

Pedido: profundidade h.

  1. O sinal percorre a profundidade duas vezes.2h = v·Δt
  2. Isolar h.h = v·Δt2
  3. Substituir.h = 1500 × 0,402 = 6002
  4. Calcular.h = 300 m
✅ h = 300 m.

Exemplo 3 · Classificar ondas

Classifica as ondas: (a) som no ar; (b) luz do Sol; (c) onda numa corda; (d) onda numa mola comprimida e libertada.

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Dados: 4 exemplos

Pedido: tipo de cada onda.

  1. Som no ar.Mecânica e longitudinal (compressões e rarefações).
  2. Luz do Sol.Eletromagnética (e transversal): propaga-se no vácuo.
  3. Onda numa corda.Mecânica e transversal.
  4. Onda numa mola.Mecânica; longitudinal se a perturbação for na direção da mola (compressão).
✅ (a) mecânica longitudinal · (b) eletromagnética transversal · (c) mecânica transversal · (d) mecânica longitudinal.

6Resumo para memorizar

Sinalperturbação localcurta ou longa duração
Ondapropagação de um sinalenergia sim · matéria não
vv = d/Δtdepende do meio
Transversalvibração ⊥ propagaçãocorda, luz
Longitudinalvibração ∥ propagaçãosom, mola
Eletromagnéticasem meio materialc = 3,00×10⁸ m/s

7Erros típicos a evitar

❌ Cuidado!

  • Dizer que a onda transporta matéria (transporta energia).
  • Pensar que a velocidade da onda depende da fonte (depende do meio).
  • Dizer que o som se propaga no vácuo.
  • Confundir a direção de vibração com a de propagação.
  • Esquecer que a luz é uma onda eletromagnética transversal.

8Verifica o que aprendeste

9Atividade para a aula

➡️ A seguir

No Resumo nº2 vais estudar os sinais e as ondas harmónicas: amplitude, período e frequência.

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