Física · 9.ª–12.ª classe
Quais são as grandezas que caracterizam uma onda (amplitude, comprimento de onda, frequência e período)?
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
| Grandeza | Símbolo | Unidade SI | O que mede |
|---|---|---|---|
| Amplitude | A | m | Afastamento máximo do equilíbrio |
| Comprimento de onda | λ | m | Distância entre duas cristas consecutivas |
| Período | T | s | Duração de uma oscilação |
| Frequência | f | Hz | Oscilações 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:
- Período: T = tempo ÷ número de oscilações = 20 ÷ 10 = 2 s.
- 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:
- T = 1 ÷ f = 1 ÷ 50.
- 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:
- Amplitude: mede-se do equilíbrio à crista: A = 4 cm (não 8 cm).
- Comprimento de onda: λ = 0,6 m.
- Frequência: f = 5 ÷ 2 = 2,5 Hz.
- Período: T = 1 ÷ 2,5 = 0,4 s.
- 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:
- Como v é fixa pelo meio, λ = v ÷ f.
- Para 3 Hz: λ = 6 ÷ 3 = 2 m e T = 1 ÷ 3 s (cerca de 0,33 s).
- 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
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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