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ENEM Física Vestibulares

Ondas: as Principais Diferenças entre Som e Luz

Som e Luz são ambas representações de um mesmo fenômeno físico: as ondas!
Confira aqui as principais diferenças entre eles, enquanto revisa um dos conteúdos que mais aparece no ENEM e em Vestibulares.

Autor Representação de uma pessoa Denis Data Representação de um calendário 28/06/2019 Tempo Representação de um relógio 6min  de leitura

Antes de mais nada: o que são ondas?

Uma onda é definida como uma perturbação transmitida no espaço e no tempo, se repetindo regularmente.

A fim de entender as ondas, precisamos antes definir algumas das grandezas físicas mais importantes associadas a elas:

  • Amplitude (A): deslocamento máximo em relação à posição de equilíbrio (indicada pela linha tracejada na figura abaixo) de uma onda.

  • Comprimento de onda (λ): distância entre duas partes idênticas e consecutivas de uma onda.

Representação do comprimento de onda e da amplitude em ondas.
Representação Gráfica da Amplitude (A) e do Comprimento de Onda (λ) de uma onda.
  • Frequência (f): grandeza escalar correspondente ao número de vezes em que uma onda se repete por unidade de tempo. Lembre-se: a frequência de uma onda depende apenas da fonte que a emite.

  • Período (T): tempo de duração de uma oscilação completa.

Frequência (f) e Período (T) são grandezas inversas, ou seja, quanto maior a frequência de uma onda, menor o seu período (e vice-versa). Em resumo:

f = 1 / T ou T = 1 / f

Ondas Mecânicas vs Ondas Eletromagnéticas

Inegavelmente, uma das principais diferenças entre as ondas sonoras e luminosas é a sua interação com o meio de propagação.

O som é um exemplo de Onda mecânica. Esse tipo de onda precisa de um meio material para se propagar. Elas não transportam o meio em si, apenas energia através dele (na forma de vibrações):

Diagrama mostrando ondas de som se propagando em diferentes meios.
O Som precisa de um meio material para se propagar, ou seja, ele não se propaga no Vácuo.

Em contrapartida, a luz é um exemplo de onda eletromagnética. Esse tipo de onda não depende de um meio material para se propagar. A perturbação é causada em campos eletromagnéticos e se propaga através deles:

Diagrama mostrando ondas de luz se propagando em diferentes meios.
A Luz não precisa de um meio material para se propagar, ou seja, ela pode se propagar no Vácuo. É por isso que a luz do Sol é capaz de chegar até a Terra.

Ondas Transversais vs Ondas Longitudinais

Outra diferença entre som e luz é a direção de suas vibrações:

A luz é uma onda transversal. Nesse tipo de onda, a vibração individual das partículas ocorre em uma direção perpendicular à propagação da onda como um todo:

Diagrama de uma onda transversal.

Os pontos de uma onda transversal mais distantes da posição de equilíbrio têm nomes especiais:

  • Crista: ponto mais alto de uma onda.

  • Vale: ponto mais baixo de uma onda.

Em contrapartida, o som é uma Onda longitudinal. Nesse tipo de onda, a vibração individual das partículas ocorre na mesma direção de propagação da onda como um todo:

Diagrama de uma onda longitudinal.

Esse tipo de onda é também chamado de onda de compressão, pois ela se transmite produzindo zonas de compressão e zonas de rarefação:

  • Zona de Compressão: região onde o meio de propagação se encontra mais comprimido, ou seja, onde a densidade de partículas é maior. É equivalente à crista de uma onda transversal.

  • Zona de Rarefação: região onde o meio de propagação se encontra menos comprimido, ou seja, onde a densidade de partículas é menor. É equivalente ao vale de uma onda transversal.

Velocidade de uma Onda

A velocidade de uma onda é uma grandeza vetorial que representa a rapidez com que uma onda se propaga, juntamente com a direção e o sentido dessa propagação.

Sabemos que, na Cinemática, uma velocidade (v) equivale à razão entre as grandezas distância e tempo. Para uma onda, podemos pensar em uma relação parecida: a razão entre o comprimento de onda (λ) e o seu período de oscilação (T):

v = λ / T

Conforme visto anteriormente, o período (T) de uma onda é sempre inverso à sua frequência (f). Dessa forma, chegamos a uma relação conhecida como a equação fundamental da ondulatória:

v = λ f

É importante lembrar que a velocidade de uma onda, independente do seu tipo, depende do meio em que ela está se propagando.

A velocidade da luz no vácuo vale aproximadamente 300.000.000 m/s. Já em um material como o vidro, pouco mais de um terço dessa velocidade é perdida.

A velocidade do som no ar vale aproximadamente 340 m/s. Já na água, um meio material mais elástico, essa velocidade é quatro vezes maior!

Essa diferença absurda entre as velocidades do som e da luz tem diversas consequências interessantes. Você pode conferir uma delas no nosso blog post: Raios, Trovões e Relâmpagos.

Gostou do conteúdo? Fique de olho, novos posts são lançados semanalmente. Bons estudos e Sangue no Olho!

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