Ondas Estacionárias: Reflexão, Interferência e Ressonância. ENEM

Ondas Estacionárias: Reflexão, Interferência e Ressonância

Ondulatória: o que é onda estacionária

Partes de uma onda estacionária

Numa onda estacionária, os nós, como são conhecidos os pontos que não está em vibração, ficam nas extremidades e entra as alternações de pico e vale, que lembram a forma de uma barriga. Em cordas de ondas estacionárias que oscilam a uma grande velocidade, esta barriga é representada por um borrão, chamado ventre.

Numa corda de 4 ventres, há 5 nós e, fisicamente, diz-se que ela está no modo de vibração n=4, ou no quarto modo de vibração. Além disso, é bom lembrar, que dois ventres representam um comprimento de onda, por isso, nesse caso, afirma-se, também, que a onda completa, de quatro ventres, é composta por dois comprimentos de onda, ou seja, dois lâmbidas, como são chamados os comprimentos de onda na física.

Como se formam as ondas estacionárias unidimensionais

Como se forma o nó da onda estacionária

Uma onda estacionária se forma numa situação em que, de um lado há o vibrador da corda, e, do outro, uma parede, onde a corda se encontra fixa. Quando a onda atinge o ponto fixo, tende a retornar no sentido de origem da vibração, encontrando uma outra onda, que partiu do vibrador, causando, assim, uma interferência de onda ao se encontrarem. Onde ocorrem intereferências construtivas, acontece a formação dos ventres. Já os nós, são formados por interferêncidas destrutivas.

Além disso, para se entender, mais profundamente, como se forma o nó numa onda estacionária, três elementos são de grande importância: a reflexão de onda, a interferência de onda e a ressonância de onda.

Ondas Estacionárias: Reflexão, Interferência e Ressonância

Interferências de onda contrutiva e destrutiva numa corda estacionária

Na ondulatória, a interferência de ondas pode ser contrutiva, quando crista com crista, ou vale com vale, se encontram ou destrutivas, quando vale com crista se encontram. Se há interferência construtiva, as amplitudes das cristas devem ser somadas, se há interferência destrutiva, as amplitudes dos vales devem ser subtraídas das cristas. No caso, do nó, numa onda estacionária, essa subtração resulta em zero, explicando assim, porque não há movimento nesta ponto da onda estacionária.

Ressonância de onda numa onda estacionária

Esse padrão se repete durante o recorte de situação ideal para o estudo da ondulatória, resultando sempre numa sobreposição da onda que partiu com a onda que está voltando. Essa repetição do padrão no comportamento, tanto da onda que vai, quanto da onda que volta, produz-se o que se chama de onda estacionária, por meio da ressonância de ondas, na qual a interferência, tanto destrutiva, quando construtiva, permanecerá acontecendo no mesmo local, resultando, assim, em nós e em ventres, respectivamente.

Há transporte de energia numa onda unidimensinoal?

O fato de um nó permanecer em repouso, indica que não há transporte de energia ao longo da corda em que transpassa a onda unidimensional. Contudo, a energia existe e fica retida no ventre, daí o nome de onda estacionária, que mantêm a energia estacionada em apenas uma parte da corda, pois diferentemente da onda que não é estacionária, haverá sempre pontos, no caso, os nós, em que nenhuma energia não será sentida.

Ademais, é bom lembrar que, tanto a onda normal, como a estacionária, não transportam energia por não serem capazes de movimentarem nada no sentido horizontal. Por isso, a onda que o surfista pega, fisicamente, nem é chamada de onda, pois ela sofre constante alterações pelo vento, ao contrário da onda por pulso, que se forma em apenas um local de origem. Deste modo, a única diferença entre a onda normal e a onda estacionária é que nesta existe um local, o nó, em que nunca haverá energia.

Questão de física sobre ondas estacionárias

Ponto de mais energia numa onda estacionária

Conteúdos mais cobrados no ENEM sobre ondulatória

Entre as matérias que mais caem no ENEM, sobre ondas estacionárias, destacam-se as que indagam sobre a energia contida nos nós e nos ventres. Numa destas questões sobre ondas estacionárias, foi falado que esta, no microondas, estacionou-se sobre um recipiente com manteiga, resultando em pontos específicos de derretimento desta e, indagou-se qual seria a parte da onda estacionária que estes pontos derretidos representavam. A resposta correta seria o ponto de mais alta amplitude dos ventres das ondas estacionárias, pois, apesar de todo o ventre conter energia, é nas extremidades desse em que esta é maior, por possuir maior energia cinética que os pontos mais próximos aos nós.