Física · 9.ª–12.ª classe

Como calcular a velocidade de propagação de uma onda?

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  • 5 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

A velocidade de propagação de uma onda calcula-se por v = λ × f: multiplique o comprimento de onda (em metros) pela frequência (em hertz) e obtém a velocidade em m/s. Equivale a v = λ / T. Também pode usar v = distância ÷ tempo. Exemplo: λ = 2 m e f = 5 Hz dão v = 10 m/s.

Quando se aplica

A relação aplica-se a ondas periódicas (som, luz, ondas na água, ondas numa corda) quando se conhece o comprimento de onda e a frequência (ou o período). Em cada período T, a onda avança um comprimento de onda λ; logo v = λ / T. Como f = 1 / T, obtém-se v = λ × f.

Quando se conhece a distância percorrida por um ponto da onda e o tempo gasto, usa-se simplesmente v = d / t, como em qualquer movimento uniforme.

Velocidade de propagação

v = λ × f · v = λ / T · v = d / t v em m/s; λ em m; f em Hz; T em s; d em m; t em s

Condições de aplicação

  • Num mesmo meio homogéneo, a velocidade é constante; mudar a frequência muda λ, mas não v.
  • Ao passar de um meio para outro, a frequência não muda (é imposta pela fonte); mudam v e λ.
  • Todas as grandezas devem estar em unidades SI antes de calcular.

Método passo a passo

  1. Identifique o que se pede (v, λ, f ou T) e liste os dados.
  2. Converta para SI: cm para m, kHz e MHz para Hz, ms para s.
  3. Se tiver T, calcule f = 1 ÷ T (ou use v = λ ÷ T diretamente).
  4. Aplique v = λ × f (ou resolva em ordem à grandeza que procura).
  5. Escreva a unidade (m/s) e confira a ordem de grandeza.
  6. Verifique voltando a calcular λ = v ÷ f e comparando.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Fórmula direta

Enunciado: Uma onda tem comprimento de onda 2 m e frequência 5 Hz. Calcule a velocidade de propagação.

Resolução:

  1. Dados: λ = 2 m; f = 5 Hz.
  2. v = λ × f = 2 × 5 = 10.

Resposta: v = 10 m/s. Verificação: λ = v ÷ f = 10 ÷ 5 = 2 m.

Exemplo 2 — A partir da distância e do tempo

Enunciado: Um pulso numa corda percorre 12 m em 4 s. Qual é a velocidade de propagação?

Resolução:

  1. v = d ÷ t = 12 ÷ 4 = 3.

Resposta: v = 3 m/s. Verificação: 3 m/s × 4 s = 12 m.

Exemplo 3 — Ondas do mar na costa de Luanda

Enunciado: As ondas do mar têm comprimento de onda 40 m e período 8 s. Calcule a velocidade.

Resolução:

  1. Dados: λ = 40 m; T = 8 s.
  2. v = λ ÷ T = 40 ÷ 8 = 5.

Resposta: v = 5 m/s. Verificação: f = 1 ÷ 8 = 0,125 Hz e 40 × 0,125 = 5 m/s.

Exemplo 4 — Nível de exame: a frequência muda no mesmo meio

Enunciado: Numa corda, ondas de frequência 12 Hz propagam-se com velocidade 6 m/s. (a) Calcule λ. (b) A frequência passa para 24 Hz na mesma corda. Qual é o novo λ e a nova velocidade?

Resolução:

  1. (a) λ = v ÷ f = 6 ÷ 12 = 0,5 m.
  2. (b) A velocidade depende do meio (a corda) e não da frequência: v continua 6 m/s.
  3. Novo comprimento de onda: λ = 6 ÷ 24 = 0,25 m.

Resposta: (a) 0,5 m; (b) λ = 0,25 m e v = 6 m/s. Verificação: 0,25 × 24 = 6.

Exemplo 5 — Nível de exame: mudança de meio

Enunciado: Uma onda sonora de 500 Hz passa do ar (v = 340 m/s) para a água do mar (v = 1 500 m/s). Calcule o comprimento de onda em cada meio.

Resolução:

  1. A frequência mantém-se: 500 Hz.
  2. No ar: λ = 340 ÷ 500 = 0,68 m.
  3. Na água: λ = 1 500 ÷ 500 = 3 m.

Resposta: 0,68 m no ar e 3 m na água. Verificação: o λ aumenta com a velocidade, coerente com λ = v ÷ f.

Erros frequentes

  • Dividir em vez de multiplicar: v = λ × f, e não λ ÷ f. Verifique pela unidade: m × (1/s) = m/s.
  • Usar o período como se fosse a frequência. Se o enunciado dá T, use v = λ ÷ T.
  • Não converter unidades: 20 cm são 0,2 m; 100 MHz são 100 000 000 Hz.
  • Achar que v aumenta quando f aumenta. No mesmo meio, v é fixa e é λ que diminui.
  • Dizer que a frequência muda ao mudar de meio. Muda v e λ; f não.
  • Calcular a velocidade com a amplitude. A amplitude não entra na fórmula.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Uma onda tem λ = 3 m e T = 0,5 s. Calcule v.

Ver solução

v = λ ÷ T = 3 ÷ 0,5 = 6 m/s.

2Exercício 2

Uma onda de v = 300 m/s tem λ = 1,5 m. Calcule a frequência.

Ver solução

f = v ÷ λ = 300 ÷ 1,5 = 200 Hz.

3Exercício 3

Uma emissora de rádio FM transmite a 100 MHz. As ondas de rádio propagam-se a 3 × 108 m/s. Calcule o comprimento de onda.

Ver dica

100 MHz = 100 × 106 Hz = 108 Hz.

Ver solução

λ = v ÷ f = 3 × 108 ÷ 108 = 3 m.

4Exercício 4

As ondas de uma praia têm velocidade 2,5 m/s e comprimento de onda 5 m. Calcule a frequência e o período.

Ver solução

f = v ÷ λ = 2,5 ÷ 5 = 0,5 Hz; T = 1 ÷ 0,5 = 2 s.

5Exercício 5

Um som de 680 Hz no ar tem λ = 0,5 m. Calcule a velocidade do som e o tempo que o som demora a percorrer 170 m nesse meio.

Ver dica

Calcule v e depois t = d ÷ v.

Ver solução

v = 0,5 × 680 = 340 m/s. t = 170 ÷ 340 = 0,5 s.

Perguntas frequentes

Qual é a fórmula para calcular a velocidade de propagação de uma onda?

É v = λ × f, equivalente a v = λ ÷ T. Se tiver a distância percorrida e o tempo, v = d ÷ t. Todas dão o mesmo resultado quando as unidades estão em SI.

Como verificar se o resultado está correto?

Reverta o cálculo: com o v obtido, calcule λ = v ÷ f e confirme que reencontra o valor inicial. Verifique também a ordem de grandeza (som no ar cerca de 340 m/s; luz cerca de 3 × 108 m/s).

Que erros se cometem mais?

Não converter unidades (MHz, cm), usar T onde devia usar f e pensar que v muda com a frequência no mesmo meio. A secção de erros frequentes detalha cada um.

O que determina a velocidade de uma onda?

Depende do meio e do tipo de onda. Numa corda, depende da tensão e da massa por unidade de comprimento; no ar, depende da temperatura; na luz, do meio em que viaja.

Resumo

  • v = λ × f = λ ÷ T; também v = d ÷ t.
  • Unidades SI: λ em m, f em Hz, T em s, v em m/s.
  • No mesmo meio, v é constante: se f aumenta, λ diminui.
  • Ao mudar de meio, a frequência mantém-se; v e λ mudam.
  • Converta kHz, MHz e cm antes de calcular.

Onde aprofundar

  • O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • O Sistema Internacional de Unidades, descrito pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM).
  • O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), capítulo sobre ondas.

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