O que é uma onda?

Longe da costa, uma gaivota sobe e desce a cada onda que passa, mas não viaja com ela.

Uma perturbação que se propaga

Jogue uma pedra em um lago parado e círculos se espalham pela superfície. Dedilhe uma corda de violão e ela vibra tão depressa que sua imagem fica borrada. Grite em um campo e alguém ouve sua voz um instante depois. Os três casos envolvem ondas. A OpenStax College Physics dá uma definição curta: uma onda é uma perturbação que se propaga, ou seja, se afasta do local onde foi criada. No lago, a perturbação é a forma da superfície da água. No ar, é uma mudança de pressão. Na corda, é um desvio lateral.

A palavra central é perturbação. O padrão se desloca, mas o material permanece, em grande parte, no mesmo lugar. Uma gaivota em mar aberto sobe quando chega uma crista e desce quando passa um vale. Depois que a onda passa, ela está aproximadamente onde começou. A OpenStax observa que, nas ondas aquáticas longe da costa, as partículas de água descrevem pequenos círculos e permanecem na mesma região enquanto a energia segue adiante. Se uma onda empurra você em águas profundas, o que você sente é a energia, não uma corrente de água passando.

Crista, vale, comprimento de onda e amplitude

Uma onda simples que se repete tem pontos altos, chamados cristas, e pontos baixos, chamados vales. A distância entre uma crista e a seguinte, medida na direção de propagação da onda, é o comprimento de onda, representado pela letra grega λ (lambda). A amplitude é o maior afastamento do meio em relação à posição de equilíbrio: a altura de uma crista acima da linha horizontal ou metade da distância entre crista e vale. A OpenStax destaca que a amplitude é totalmente independente da velocidade de propagação. Uma onda grande e uma pequena na mesma corda se propagam à mesma velocidade.

Duas direções de oscilação

Há dois tipos básicos de ondas, classificados pela direção da oscilação em relação à direção de propagação. Em uma onda transversal, o meio se move perpendicularmente à direção em que a onda avança. Sacuda uma extremidade de uma corda presa a um poste: uma elevação percorre a corda enquanto cada trecho sobe e desce. As ondas nas cordas de instrumentos musicais são transversais, assim como a luz e as outras ondas eletromagnéticas. Em uma onda longitudinal, o meio se move para a frente e para trás na direção de propagação. Empurre e puxe uma extremidade de uma mola comprida: regiões com espiras mais próximas, chamadas compressões, percorrem a mola.

O som no ar e na água é longitudinal. Um fluido quase não resiste a deformações laterais, por isso só transmite perturbações de compressão e expansão. Os sólidos transmitem os dois tipos. As ondas na superfície do mar combinam ambos, por isso as partículas de água descrevem círculos. Terremotos enviam os dois tipos pelo solo: ondas P de compressão, que viajam entre 4 e 7 km/s, e ondas S de cisalhamento, entre 2 e 5 km/s, segundo a OpenStax. Os sismógrafos registram primeiro a onda P, e o intervalo até a chegada da onda S permite calcular a distância do terremoto.

Ondas que não precisam de um meio

Ondas na água, som e ondas sísmicas são ondas mecânicas: precisam de um material para se propagar. O som não atravessa o espaço vazio porque não há nada para comprimir. A luz, as ondas de rádio e as demais ondas eletromagnéticas são diferentes. Elas consistem em campos elétricos e magnéticos variáveis e se propagam no vácuo. É assim que a luz solar chega até nós após atravessar 150 milhões de quilômetros no espaço. A OpenStax alerta para uma confusão comum: um rádio leva som até você, mas as ondas de rádio são eletromagnéticas, não sonoras.