Ondas — ondas em corda, energia transmitida, ondas estacionárias e equação de onda

Essência. Onda é uma perturbação que se propaga transportando energia sem transportar matéria.

• Mecânicas (precisam de meio: som, corda) × eletromagnéticas (propagam-se no vácuo: luz, rádio).
• Transversais (vibração perpendicular à propagação: corda, luz) × longitudinais (vibração na direção da propagação: som no ar).
• Equação fundamental: v = λf. A frequência é imposta pela fonte e não muda quando a onda passa a outro meio; mudam v e λ.

Ondas em uma corda. v = √(T/μ) (T = tração; μ = massa por comprimento). Corda mais tensa ou mais leve → onda mais rápida.

Energia transmitida. A potência média é P = ½ μ v ω² A²: proporcional ao quadrado da amplitude e ao quadrado da frequência. Dobrar a amplitude → 4 vezes a potência.

Equação de onda. Uma onda harmônica progressiva: y(x, t) = A sen(kx − ωt), com k = 2π/λ (número de onda) e ω = 2πf; v = ω/k. Ela satisfaz a equação de onda linear: ∂²y/∂x² = (1/v²)·∂²y/∂t². O sinal (kx − ωt) indica propagação no sentido +x.

Ondas estacionárias. Superposição de duas ondas iguais em sentidos opostos (ex.: reflexões numa corda presa). Surgem nós (amplitude nula) e ventres (amplitude máxima); distância entre nós consecutivos = λ/2. Corda presa nas duas pontas: λₙ = 2L/n e fₙ = n·v/(2L) (n = 1 é o harmônico fundamental). Não há transporte líquido de energia ao longo da corda.

Pegadinha Cebraspe. "Quando a onda passa do ar para a água, sua frequência aumenta" → errado: a frequência é constante; mudam velocidade e comprimento de onda.