O que é uma onda mecânica?

Uma onda mecânica é uma perturbação que pulsa através de alguma forma de meio: um sólido, um líquido ou um gás, carregando o original, iniciando a energia de um lugar para outro. Existem três tipos de ondas mecânicas: transversal, longitudinal e de fronteira. Exemplos simples de ondas e a mídia através da qual elas se movem são sons no ar, ondas sísmicas no rock e as vibrações de uma corda de violão.

Um exemplo de ondas mecânicas são ondulações em um lago que se movem para fora de onde uma pedra é jogada. A onda se move através do meio, embora os átomos e as moléculas do próprio meio geralmente retornem à sua posição original depois de serem espremidos, esticados ou rotacionados pela onda que passa por eles. A onda mecânica pode se mover em movimento linear, em rotação ou em uma combinação dos dois.

As ondas possuem as características de frequência, período, comprimento de onda e amplitude. A distância entre um pulso de onda e o próximo é seu comprimento de onda e o tempo entre pulsos é o período. Para ondas transversais, a amplitude é a distância que a onda desloca o meio. O número de ondas que passam pelo meio ao longo do tempo é a frequência da onda. Quanto maior a frequência de uma onda mecânica, maior a energia que ela transmite.

As ondas transversais transmitem sua energia de uma maneira para cima e para baixo ou de um lado para o outro, forçando o meio a assumir a forma de uma crista e vala - como em uma onda senoidal. Um bom exemplo desse tipo de onda é uma onda S sísmica, na qual a crosta terrestre se move para cima e para baixo, ou de um lado para o outro, perpendicular à direção de propagação das ondas. O modelo de onda mecânica de uma onda transversal é dado pela equação de onda, uma equação de energia, cuja solução é uma onda senoidal que possui as características acima mencionadas de frequência, período, comprimento de onda e amplitude.

Ondas longitudinais são ondas de densidade que se movem através da expansão e compressão de partículas do meio. Uma expansão e compressão é um comprimento de onda. Bons exemplos dessas ondas são ondas sonoras no ar e ondas P sísmicas no solo. Quanto maior a densidade do material, mais rápidas as ondas se movem através dele.

Ondas de limite são ondas mecânicas que ressoam entre dois meios diferentes. Cavidades de ar e cordas restritas em instrumentos musicais, a vibração de um diapasão e a forma de coroa de um respingo de gota de água são bons exemplos de ondas mecânicas de contorno. O som ressonante do diapasão é limitado pela forma e tamanho de seus limites e pela elasticidade do material que o compõe.