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Ondas no cotidiano

 

Física ondulatória

Conversa afiada - Descrição de uma OLA

 Os fenômenos ondulatórios estão presentes em nosso cotidiano, em situações que vivemos ou através de equipamentos que usamos. Iremos descrever em detalhes três exemplos: uma ola (onda humana na arquibancada de um estádio de futebol), pulsos em uma corda com uma extremidade presa na parede, e um sistema composto por uma mola com uma extremidade fixa e a outra presa em um bloco que está sobre uma superfície horizontal que tem atrito  de intensidade desprezível.

Na arquibancada de um campo de futebol, acontece uma ola onde todos os espectadores participam de um fenômeno coletivo de criar uma onda humana. Em um momento específico, uma coluna de pessoas localizadas em uma direção reta descendente na arquibancada, começa a se levantar. Num momento posterior, a coluna adjacente começa a se levantar, e de modo equivalente todas as colunas começarão o seu movimento no instante adequado. Quando todas as pessoas estiverem participando desta evolução coletiva, teremos um exemplo de movimento ondulatório. Cada pessoa utiliza o mesmo tempo para levantar e voltar a sentar, e esse tempo chama-se período. Os componentes de uma coluna descendente movem-se simultaneamente e os componentes de diferentes colunas começam a levantar em instantes diferentes.

Se fizermos uma fotografia da arquibancada quando todos estiverem participando da ola poderemos perceber que alguma poucas das diversas colunas estão tendo um movimento simultâneo, apesar de estarem afastadas entre si. Em particular iremos notar que alguma colunas ficarão de pé simultaneamente, e neste instante algumas outras colunas estão sentadas, e o restante das outras colunas estão distribuídas em diversas situações possíveis. A distância entre duas colunas que têm os seus componentes de pé é chamada de comprimento de onda. Pode-se também notar que a distância entre duas colunas que estão sentadas é a mesma descrita anteriormente, portanto um comprimento de onda. Essa distância também é a mesma entre duas colunas que estão levantando e no meio do percurso até o alto.

Na medida que a ola se desloca nós notamos a evolução do fenômeno "pessoa em pé" se propagando. Ao fenômeno "pessoa em pé" chamamos de crista de onda, que é o máximo deslocamento de cada elemento da onda que se propaga. A velocidade com a qual a crista de onda se desloca é conhecida como velocidade de propagação da onda.

Uma outra situação que exibe um fenômeno ondulatório equivalente seria considerar uma corda com uma extremidade fixa e a outra extremidade sendo movimentada em deslocamentos verticais, de modo a criar ondulações que vão se deslocando até a extremidade fixa. Podemos perceber que cada pedaço da corda executa um movimento de subir e descer, semelhante ao movimento de cada pessoa na ola que descrevemos anteriormente. Quando essa corda como um todo descreve um movimento ondulatório, dizemos que cada pequeno pedaço de corda descreve um movimento oscilatório, com cada pedaço oscilando em torno da posição horizontal inicial.

     Esse movimento oscilatório de cada pedaço de corda tem características equivalentes ao movimento de um sistema massa-mola, descrito anteriormente. Essa massa inicialmente está abandonada em repouso, no seu ponto de equilíbrio. Quando é deslocada desse ponto e solta ela ficará oscilando em torno da posição de equilíbrio.

A velocidade da massa varia enquanto ela se desloca nesse ir e vir, parando nas extremidades e recomeçando o movimento, e passando com a máxima velocidade pelo ponto de equilíbrio.