Física · 9.ª–12.ª classe

Quais são as grandezas que caracterizam uma onda (amplitude, comprimento de onda, frequência e período)?

  • 8 min de leitura
  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

Uma onda periódica caracteriza-se por quatro grandezas: a amplitude (afastamento máximo em relação ao equilíbrio, em m), o comprimento de onda λ (distância entre duas cristas consecutivas, em m), a frequência f (oscilações por segundo, em Hz) e o período T (tempo de uma oscilação, em s). Relacionam-se por f = 1/T e v = λ × f.

Critério de classificação

As quatro grandezas dividem-se em dois grupos:

  • Grandezas do espaço: amplitude e comprimento de onda (medem-se em metros).
  • Grandezas do tempo: período e frequência (uma é o inverso da outra).

A velocidade de propagação v liga os dois grupos, pela relação v = λ × f, e é determinada pelo meio.

Descrição de cada grandeza

Amplitude (A)

É o valor máximo do afastamento de um ponto do meio em relação à posição de equilíbrio. Mede-se em metros (ou na unidade da grandeza que oscila). É medida do equilíbrio até à crista, e não de vale a crista. Quanto maior a amplitude, mais energia a onda transporta; no som, corresponde à intensidade (som mais forte); na luz, a um brilho maior.

Comprimento de onda (λ)

Letra grega lambda. É a distância entre dois pontos consecutivos que vibram em fase: por exemplo, entre duas cristas, ou entre dois vales. Mede-se em metros. É também a distância que a onda percorre num período.

Período (T)

Tempo que um ponto do meio demora a fazer uma oscilação completa (ou que a onda demora a avançar um comprimento de onda). Mede-se em segundos (s).

Frequência (f)

Número de oscilações completas por unidade de tempo. A unidade SI é o hertz (Hz): 1 Hz = 1 oscilação por segundo. Está ligada à altura do som (agudo ou grave) e à cor da luz.

Relações entre as grandezas

f = 1 / T · T = 1 / f · v = λ × f = λ / T f = número de oscilações ÷ tempo; múltiplos: 1 kHz = 1 000 Hz; 1 MHz = 1 000 000 Hz

Quadro-resumo

GrandezaSímboloUnidade SIO que mede
AmplitudeAmAfastamento máximo do equilíbrio
Comprimento de ondaλmDistância entre duas cristas consecutivas
PeríodoTsDuração de uma oscilação
FrequênciafHzOscilações por segundo

Como memorizar

  • A de afastamento; λ é o «comprimento» da onda; T de tempo; f é «quantas por segundo».
  • Quanto mais rápido oscila, maior f e menor T.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Período e frequência

Enunciado: Uma rolha, no mar, faz 10 oscilações em 20 s. Calcule o período e a frequência.

Resolução:

  1. Período: T = tempo ÷ número de oscilações = 20 ÷ 10 = 2 s.
  2. Frequência: f = 1 ÷ T = 1 ÷ 2 = 0,5 Hz.

Resposta: T = 2 s e f = 0,5 Hz. Verificação: 0,5 Hz × 20 s = 10 oscilações.

Exemplo 2 — Da frequência da rede ao período

Enunciado: A corrente elétrica da rede doméstica tem frequência de 50 Hz. Calcule o período.

Resolução:

  1. T = 1 ÷ f = 1 ÷ 50.
  2. 1 ÷ 50 = 0,02.

Resposta: T = 0,02 s. Verificação: 1 ÷ 0,02 = 50 Hz.

Exemplo 3 — Ler as grandezas numa onda de corda

Enunciado: Numa onda numa corda, a crista está 4 cm acima da posição de repouso e o vale 4 cm abaixo. A distância entre duas cristas consecutivas é 0,6 m e passam 5 cristas por um ponto em 2 s. Determine A, λ, f, T e a velocidade.

Resolução:

  1. Amplitude: mede-se do equilíbrio à crista: A = 4 cm (não 8 cm).
  2. Comprimento de onda: λ = 0,6 m.
  3. Frequência: f = 5 ÷ 2 = 2,5 Hz.
  4. Período: T = 1 ÷ 2,5 = 0,4 s.
  5. Velocidade: v = λ × f = 0,6 × 2,5 = 1,5 m/s.

Resposta: A = 4 cm, λ = 0,6 m, f = 2,5 Hz, T = 0,4 s, v = 1,5 m/s. Verificação: v = λ ÷ T = 0,6 ÷ 0,4 = 1,5 m/s.

Exemplo 4 — Nível de exame: duas ondas na mesma corda

Enunciado: Na mesma corda, a velocidade é 6 m/s. Uma onda tem f = 3 Hz e outra f = 6 Hz. Compare os comprimentos de onda e os períodos.

Resolução:

  1. Como v é fixa pelo meio, λ = v ÷ f.
  2. Para 3 Hz: λ = 6 ÷ 3 = 2 m e T = 1 ÷ 3 s (cerca de 0,33 s).
  3. Para 6 Hz: λ = 6 ÷ 6 = 1 m e T = 1 ÷ 6 s (cerca de 0,17 s).

Resposta: ao duplicar a frequência, λ e T ficam metade. Verificação: 1 m × 6 Hz = 6 m/s e 2 m × 3 Hz = 6 m/s.

Erros frequentes

  • Medir a amplitude de vale a crista. A amplitude é do equilíbrio ao máximo; a distância vale-crista é o dobro.
  • Confundir comprimento de onda com amplitude. Uma é uma distância na horizontal (no sentido da propagação), a outra uma distância na vertical.
  • Esquecer f = 1/T ou trocá-las: T pequeno implica f grande.
  • Misturar unidades: cm com m, ou ms com s (1 ms = 0,001 s) antes de aplicar as fórmulas.
  • Dizer que a frequência depende do meio. A frequência é imposta pela fonte; ao mudar de meio, v e λ mudam, f não.
  • Contar mal as oscilações: o número de cristas que passam em 2 s é igual ao de oscilações.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Uma onda tem período 0,25 s. Calcule a frequência.

Ver solução

f = 1 ÷ 0,25 = 4 Hz.

2Exercício 2

Uma nota musical tem frequência 200 Hz. Qual é o período?

Ver solução

T = 1 ÷ 200 = 0,005 s (5 ms).

3Exercício 3

A distância entre uma crista e o vale seguinte é 0,3 m. Qual é o comprimento de onda?

Ver dica

Crista a vale é meio comprimento de onda.

Ver solução

λ = 2 × 0,3 = 0,6 m.

4Exercício 4

Um altifalante vibra 120 vezes em 1 minuto. Calcule a frequência (em Hz) e o período.

Ver solução

1 min = 60 s. f = 120 ÷ 60 = 2 Hz. T = 1 ÷ 2 = 0,5 s.

5Exercício 5

Ondas do mar com 6 oscilações completas em 12 s têm comprimento de onda 5 m. Calcule f, T e a velocidade de propagação.

Ver dica

Calcule primeiro f, depois v = λ × f.

Ver solução

f = 6 ÷ 12 = 0,5 Hz; T = 1 ÷ 0,5 = 2 s; v = λ × f = 5 × 0,5 = 2,5 m/s.

Perguntas frequentes

Quantas grandezas caracterizam uma onda?

Quatro principais: amplitude, comprimento de onda, frequência e período. A velocidade de propagação também é usada e relaciona-as: v = λ × f. A frequência e o período contêm a mesma informação, porque um é o inverso do outro.

Qual é a classificação mais usada?

Separar as grandezas «espaciais» (amplitude e comprimento de onda, em metros) das «temporais» (período e frequência, em segundos e hertz), o que ajuda a escolher a unidade certa.

Como memorizar a lista?

Use a sequência «A-λ-T-f», a de amplitude, lambda, tempo e frequência, e lembre-se de que T e f são inversos: f = 1/T.

A amplitude altera a velocidade da onda?

Nas ondas mecânicas simples, não: a velocidade depende do meio. A amplitude determina a energia transportada (um som mais intenso, uma luz mais brilhante), não a rapidez.

Resumo

  • Amplitude A (m): do equilíbrio ao máximo; relaciona-se com a energia.
  • Comprimento de onda λ (m): distância entre duas cristas consecutivas.
  • Período T (s) e frequência f (Hz): f = 1/T.
  • v = λ × f; a frequência depende da fonte, a velocidade do meio.
  • Cuidado: cm para m e ms para s 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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