(a) Defina os conceitos de ondas transversais e ondas longitudinais.
(b) Ondas mecânicas que se propagam através do ar devem ser transversais ou longitudinais? Explique sua resposta.
(b) Ondas mecânicas que se propagam através do ar devem ser transversais ou longitudinais? Explique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pede (a) que a gente explique o que são ondas transversais e ondas longitudinais e (b) que a gente diga se ondas mecânicas que viajam pelo ar são transversais ou longitudinais, justificando. O conteúdo envolve a relação entre a direção de oscilação das partículas do meio e a direção de propagação da onda.
Passo 2
Uma onda é dita transversal quando a oscilação das partículas do meio ocorre perpendicularmente à direção de propagação da onda. Em notação vetorial, se
é o vetor-onda (direção de propagação) e
é o vetor de deslocamento das partículas, temos
Exemplo típico: uma onda em uma corda ou ondas eletromagnéticas no vácuo.
Passo 3
Uma onda é dita longitudinal quando a oscilação das partículas do meio ocorre paralelamente à direção de propagação da onda. Ou seja,
Nesse caso, formam-se regiões de compressão e rarefação ao longo da direção de viagem da onda, como acontece com o som.
Passo 4
O ar é um fluido e, por ser incapaz de sustentar tensões de cisalhamento, só permite transmissões de compressão e rarefação ao longo da direção de propagação. Portanto, ondas mecânicas no ar são longitudinais.
Resposta
(a) Uma onda transversal é aquela em que as partículas do meio oscilam perpendicularmente à direção de propagação (
). Uma onda longitudinal é aquela em que as partículas oscilam paralelamente à direção de propagação (
).
(b) Ondas mecânicas que se propagam no ar são longitudinais, pois o ar, sendo fluido, só suporta variações de pressão (compressão e rarefação) ao longo da direção de propagação.
(b) Ondas mecânicas que se propagam no ar são longitudinais, pois o ar, sendo fluido, só suporta variações de pressão (compressão e rarefação) ao longo da direção de propagação.