O que é uma onda senoidal?
Uma onda senoidal, ou sinusóide, é uma construção matemática (especificamente uma função) usada para modelar e prever uma variedade de fenômenos cíclicos, incluindo a ascensão e queda das marés, a oscilação de uma mola, a luz incidente que atinge o solo pelo sol ao longo de um dia, a intensidade de uma onda sonora e milhões de outros exemplos. A onda senoidal é geralmente a primeira função que os alunos aprendem quando estudam pré-cálculo (trigonometria). A maneira mais básica de escrever uma função de onda senoidal é f (x) = sinx, onde "sin" significa "seno" e x é a variável que está sendo operada.
Praticamente tudo na realidade oscila. Toda energia eletromagnética, incluindo luz visível, microondas, ondas de rádio e raios-x, pode ser representada por uma onda senoidal. No nível mais baixo, até a matéria oscila como uma onda, mas para objetos macroscópicos, essas oscilações são tão mínimas que são impossíveis de medir. As ondas sonoras podem ser representadas como ondas senoidais, e as ondas para cima e para baixo em um osciloscópio podem ser a representação mais conhecida de uma onda senoidal. O estudo de ondas senoidais e funções relacionadas é o tipo mais básico de matemática superior (pós-álgebra).
Além de aparecer em ondas sonoras, ondas de luz e ondas do oceano, a onda senoidal também é muito importante na eletrônica, pois a intensidade de uma corrente alternada pode ser modelada por uma onda senoidal. A corrente de um sistema de retificação de onda completa de corrente contínua, usada para converter CA em CC, pode ser modelada usando uma onda senoidal de valor absoluto, em que a onda é semelhante a uma onda senoidal normal porque o valor sempre permanece acima do eixo x, com o dobro do pico da função normal de onda senoidal. Junto com a onda senoidal está seu primo, a onda cosseno, que é exatamente a mesma, exceto deslocada para a direita em meio ciclo.
Em 1822, o matemático francês Joseph Fourier descobriu que qualquer onda poderia ser modelada como uma combinação de diferentes tipos de ondas senoidais. Isso se aplica mesmo a ondas incomuns, como ondas quadradas, e ondas altamente irregulares, como a fala humana. A disciplina de reduzir uma onda complexa a uma combinação de ondas senoidais é denominada análise de Fourier e é fundamental para muitas das ciências, especialmente as que envolvem sons e sinais. A análise de Fourier é central para o processamento de sinais e a análise de séries temporais, onde conjuntos aparentemente aleatórios de pontos de dados são estudados para elucidar uma tendência estatística. A análise de Fourier também é usada na teoria da probabilidade, onde é usado para provar o teorema do limite central, o que ajuda a explicar por que as curvas de sino, ou distribuições normais, são onipresentes por natureza.