Ondas longitudinais

Propagação de uma onda longitudinal.

Ondas longitudinais, também conhecidas como "ondas-l", são ondas que possuem a mesma direção de vibração de sua direção de trajetória, o que significa que o movimento do meio ocorre na mesma direção do movimento da onda. Ondas longitudinais mecânicas são também chamadas de ondas compressionais ou ondas de compressão.

Ondas mecânicas

Representação da propagação de um pulso de onda omnidirecional em uma grade bidimensional.

Ondas longitudinais incluem ondas sonoras (vibrações na pressão, desprendimento de partículas, e velocidade de partícula propagada em um meio elástico) e ondas sísmicas (criadas por terremotos e explosões). Nesse tipo de onda, o deslocamento do meio é paralelo à propagação da onda.

Ondas sonoras

No caso de onda sonora longitudinal harmônica, a frequência e o comprimento de onda podem ser descritos através da fórmula

$y(x,t)=y_{0}\cos {\Bigg (}\omega \left(t-{\frac {x}{c}}\right){\Bigg )}$

onde:

• y é o deslocamento do ponto na onda sonora;
• x é a distância que o ponto se deslocou da origem da onda;
• t é o tempo decorrido;
• y₀ é a amplitude das oscilações;
• c é a velocidade da onda; e
• ω é a frequência angular da onda.

A quantidade x/c é o tempo necessário para a onde viajar tal distância x.

A frequência ordinária (f) da onda é dada por

$f={\frac {\omega }{2\pi }}.$

Para ondas sonoras, a amplitude da onda é a diferença de pressão entre o ar não perturbado e a maior pressão causada pela mesma.

A velocidade de propagação dependende do tipo, temperatura e composição do meio onde a mesma se propaga.

Ondas de pressão

Em um meio elástico rígido, a oscilação harmônica de uma onda de pressão tem a forma

$y(x,t)\,=y_{0}\cos(kx-\omega t+\varphi )$

onde:

• y₀ é a amplitude do deslocamento;
• k é o número de onda;
• x é a distância ao longo do eixo de propagação;
• ω é a frequência angular;
• t é o tempo decorrido; e
• φ é a defasagem.

Ondas eletromagnéticas

As equações de Maxwell previram a existência de ondas eletromagnéticas no vácuo, que são transversais (a direção do campo elétrico é perpendicular à direção do campo magnético). Entretanto, ondas podem existir em plasmas ou em espaços confinados, que podem ser longitudinais, transversais ou ambas.

Bibliografia

• Varadan, V. K., and Vasundara V. Varadan, "Elastic wave scattering and propagation". Attenuation due to scattering of ultrasonic compressional waves in granular media - A.J. Devaney, H. Levine, and T. Plona. Ann Arbor, Mich., Ann Arbor Science, 1982.
• Schaaf, John van der, Jaap C. Schouten, and Cor M. van den Bleek, "Experimental Observation of Pressure Waves in Gas-Solids Fluidized Beds". American Institute of Chemical Engineers. New York, N.Y., 1997.
• Krishan, S, and A A Selim, "Generation of transverse waves by non-linear wave-wave interaction". Department of Physics, University of Alberta, Edmonton, Canada.
• Barrow, W. L., "Transmission of electromagnetic waves in hollow tubes of metal", Proc. IRE, vol. 24, pp. 1298–1398, October 1936.
• Russell, Dan, "Longitudinal and Transverse Wave Motion". Acoustics Animations, Kettering University Applied Physics.
• Longitudinal Waves, with animations "The Physics Classroom"

Ligações externas

• An interactive simulation of longitudinal travelling wave (em inglês)
• Wave types explained using high speed film and animations (em inglês)