A grandeza que se mantém constante em uma frente de onda é
a fase
a frequencia
o comprimento de onda
a amplitude
a velocidade

Passo 1

O enunciado pede: escolher qual grandeza se mantém constante em uma frente de onda entre as opções:
  • a fase
  • a frequência
  • o comprimento de onda
  • a amplitude
  • a velocidade
Vou listar exatamente o que cada opção representa em poucas palavras (sem resolver ainda):
  • fase: valor do argumento da função de onda em um ponto (dependente de espaço e tempo);
  • frequência: número de oscilações por unidade de tempo (propriedade temporal);
  • comprimento de onda: distância entre frentes consecutivas de mesma fase;
  • amplitude: altura máxima da oscilação (intensidade);
  • velocidade: velocidade de propagação da onda no meio.

Passo 2

Definição matemática e explicação clara do que é uma frente de onda.
Considere uma onda harmônica simples no espaço, descrita por
\psi(\mathbf{r},t)=A\cos\!\big(\mathbf{k}\cdot\mathbf{r}-\omega t+\phi_0\big).
Aqui:
  • \mathbf{r} é o vetor posição (pontos do espaço),
  • t é o tempo,
  • A é a amplitude,
  • \mathbf{k} é o vetor de onda (direção e módulo relacionados ao comprimento de onda),
  • \omega é a frequência angular ( \omega=2\pi f, com f a frequência),
  • \phi_0 é uma fase inicial.
Definimos a fase instantânea como
\Phi(\mathbf{r},t)=\mathbf{k}\cdot\mathbf{r}-\omega t+\phi_0.
Uma frente de onda é, por definição, o conjunto de pontos \mathbf{r} que têm a mesma fase num mesmo instante t. Em outras palavras, a frente de onda é a superfície dada por
\Phi(\mathbf{r},t)=\text{constante}.
Portanto, por definição matemática, o que permanece constante ao longo de uma frente de onda é a fase \Phi.

Passo 3

Ilustração simples em 1D para fixar a ideia e ver a diferença entre fase e comprimento de onda.
Para uma onda unidimensional \psi(x,t)=A\cos(kx-\omega t+\phi_0) a condição de frente de onda é
kx-\omega t+\phi_0=\text{const}.
Num dado instante t isso dá x= constante/ k — ou seja, um conjunto de posições onde a fase é igual. A distância entre duas frentes sucessivas (duas constantes que diferem de 2\pi) é o comprimento de onda
\lambda=\frac{2\pi}{k},
mas isso não muda o fato de que a definição da frente é “fase constante”. O comprimento de onda relaciona frentes diferentes (frentes consecutivas), não é o que se mantém constante dentro de uma mesma frente (a própria frente é o lugar da fase constante).

Passo 4

Por que as outras opções não são a resposta direta pedida:
  • frequência: é uma propriedade temporal da fonte e da onda (para uma onda monofrequencial é a mesma em todo o espaço), mas a frente de onda é uma superfície espacial definida por fase constante — a frequência não é a característica usada para definir a frente.
  • comprimento de onda: é a distância entre frentes de mesma fase, não a grandeza que permanece constante ao longo de uma frente (ela relaciona frentes diferentes).
  • amplitude: pode variar ao longo da frente por atenuação, interferências, direcionalidade etc., não é garantia de constância numa frente.
  • velocidade: pode ser constante em meios homogêneos, mas a frente de onda é definida geometricamente pela fase; velocidade não é a quantidade que, por definição, se mantém constante em uma frente.

Resposta

a fase

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