Ondulatória Básica: Frequência, Amplitude e Período
1. Introdução
A ondulatória é o ramo da Física que estuda as ondas e suas propriedades[1]. Uma onda é uma perturbação que se propaga através de um meio ou do vácuo, transportando energia de um ponto a outro sem deslocar matéria[2].
Ondas estão presentes em praticamente todos os fenômenos que observamos na natureza: som, luz, ondas do mar, tremores sísmicos, sinais de rádio, micro-ondas e muitos mais. Compreender os conceitos fundamentais de ondulatória é essencial para entender esses fenômenos.
Este material apresenta os conceitos básicos da ondulatória, com foco em três propriedades fundamentais: frequência, amplitude e período, que determinam as características essenciais de qualquer onda.
Objetivos de Aprendizado
Ao final desta apostila você será capaz de:
2. Conceito de Onda
2.1 Definição
Uma onda é uma perturbação que se propaga através de um meio material ou do vácuo, transportando energia de um lugar a outro sem deslocar permanentemente a matéria[1][2].
Características Essenciais:
Analogia Prática:
Quando você joga uma pedra em um lago:
2.2 Origem das Ondas
Toda onda é gerada por uma fonte oscilante ou vibrante[1]:
A frequência da onda gerada é igual à frequência da fonte que a produziu.
2.3 Características Fundamentais
Toda onda possui as seguintes propriedades características:
3. Tipos de Ondas
3.1 Classificação por Natureza
As ondas são divididas em duas categorias principais[1][2]:
Ondas Mecânicas:
Ondas Eletromagnéticas:
Comparação:
| Aspecto | Ondas Mecânicas | Ondas Eletromagnéticas |
| Meio de propagação | Necessário | Não necessário |
| Velocidade | Depende do meio | c = 3 × 10⁸ m/s no vácuo |
| Propagação no vácuo | NÃO | SIM |
| Mecanismo | Vibração de matéria | Oscilação de campos E e B |
| Exemplos | Som, ondas do mar | Luz, rádio, raios-X |
3.2 Classificação por Direção de Vibração
Ondas Transversais:
Ondas Longitudinais:
Visualização:
Transversal: Ponto sobe e desce enquanto onda propaga para direita
Longitudinal: Ponto move para frente e para trás enquanto onda propaga na mesma direção
3.3 Classificação por Dimensionalidade
Ondas Unidimensionais:
Ondas Bidimensionais:
Ondas Tridimensionais:
4. Amplitude
4.1 Conceito e Definição
Amplitude (A) é o deslocamento máximo da onda em relação à posição de equilíbrio[1][2].
Definição Precisa: Distância entre a posição de equilíbrio e a crista (ou vale) de uma onda.
Unidade: Mesma unidade do deslocamento (metros em geral)
Símbolo: A ou a
4.2 Interpretação Física
A amplitude está diretamente relacionada à energia da onda:
Relação com Energia:
Para uma onda harmônica simples, a energia é proporcional ao quadrado da amplitude:
EA2
Implicações Práticas:
Exemplos:
4.3 Notação em Equações de Onda
Para uma onda harmônica simples que se move na direção positiva:
y(x,t)=Asin(kx−t)
Ou equivalentemente:
y(x,t)=Asin2x−2ft
Onde:
O significado da amplitude: A função oscila entre +A e −A.
4.4 Intensidade da Onda
A intensidade de uma onda é a potência média transportada por unidade de área perpendicular à propagação:
I=PA
Onde:
Relação com Amplitude:
Para uma onda harmônica, a intensidade é proporcional ao quadrado da amplitude:
IA2
Exemplo Prático – Som:
Um som é percebido como “2 vezes mais alto” não quando a amplitude dobra, mas quando a intensidade aumenta em aproximadamente 10 vezes. Isso se deve à resposta logarítmica do ouvido humano.
A escala de decibéis (dB) reflete essa relação:
L=10log10II0
Onde I0=10−12 W/m² é a intensidade de referência (limiar da audição).
5. Período
5.1 Conceito e Definição
Período (T) é o tempo necessário para que uma partícula do meio complete uma oscilação completa[1][2].
Definição Precisa: Tempo decorrido para a onda se deslocar uma distância igual ao seu comprimento de onda, ou para um ponto do meio retornar à sua posição inicial na mesma fase de movimento.
Unidade: Segundo (s) no Sistema Internacional
Símbolo: T
Submúltiplos:
5.2 Exemplos de Períodos
Exemplos de Períodos Comuns:
| Fenômeno | Período | Frequência |
| Corrente alternada (AC) Brasil | 0,02 s (20 ms) | 50 Hz |
| Corrente alternada (AC) USA | 0,0167 s (16,7 ms) | 60 Hz |
| Batida do coração repouso | ~1 s | ~1 Hz |
| Oscilação de corda de guitarra | ~0,005 s (5 ms) | ~200 Hz |
| Onda de rádio AM | ~10⁻⁵ s | ~100 kHz |
| Onda de rádio FM | ~10⁻⁷ s | ~100 MHz |
| Luz visível | ~1,5 × 10⁻¹⁵ s | ~5 × 10¹⁴ Hz |
5.3 Movimento Periódico
Um movimento é chamado periódico quando se repete em intervalos de tempo iguais (período T).
Características do Movimento Periódico:
Exemplos de Movimento Periódico:
5.4 Cálculo do Período
Fórmula Fundamental:
T=tn
Onde:
Exemplo:
Uma corda vibra e completa 20 oscilações em 4 segundos.
T=4 s20 oscilações=0,2 s
O período é 0,2 segundo (ou 200 milissegundos).
5.5 Período e Energia
O período não está diretamente relacionado à energia da onda, ao contrário da amplitude:
A energia depende principalmente da amplitude e frequência, não do período isoladamente.
6. Frequência
6.1 Conceito e Definição
Frequência (f) é o número de oscilações completas que uma onda realiza por unidade de tempo[1][2].
Definição Precisa: Número de cristas (ou qualquer outro ponto correspondente) que passa por um ponto fixo no espaço em uma unidade de tempo.
Unidade: Hertz (Hz) no Sistema Internacional
1 Hertz = 1 oscilação por segundo
Símbolo: f (ou ν – letra grega “nu”)
Múltiplos:
6.2 Interpretação Física
A frequência mede “com que rapidez” a onda oscila:
Exemplos:
6.3 Relação Fundamental: Frequência e Período
A frequência e o período são inversamente proporcionais:
f=1T
T=1f
Ou equivalentemente:
f=nt
Onde:
Explicação Intuitiva:
Se uma onda completa uma oscilação em 2 segundos (T = 2 s), ela completa 0,5 oscilações por segundo (f = 0,5 Hz).
Se uma onda completa 10 oscilações em 2 segundos, a frequência é f = 10/2 = 5 Hz, e o período é T = 2/10 = 0,2 s.
6.4 Exemplos de Cálculo
Exemplo 1: Uma onda sonora tem período T = 0,01 s. Qual é a frequência?
f=1T=10,01=100 Hz
Exemplo 2: Uma corda vibra a 60 Hz. Qual é o período?
T=1f=1600,0167 s16,7 ms
Exemplo 3: Uma onda completa 150 oscilações em 3 segundos. Qual é a frequência e o período?
f=1503=50 Hz
T=150=0,02 s=20 ms
6.5 Propriedade da Frequência
Propriedade Fundamental: A frequência de uma onda não muda quando ela passa de um meio para outro[1].
Por que? Porque a frequência é determinada pela fonte que gerou a onda, não pelo meio em que ela se propaga.
O que muda:
Exemplo Prático:
Uma onda de rádio de 100 MHz mantém 100 MHz (100 milhões de oscilações por segundo) se propagar no ar, na água ou em qualquer outro meio.
7. Comprimento de Onda e Velocidade
7.1 Comprimento de Onda
Comprimento de Onda (λ – lambda) é a distância entre dois pontos correspondentes sucessivos de uma onda[1].
Definição Precisa: Distância entre duas cristas consecutivas, dois vales consecutivos, ou qualquer outro par de pontos em fase.
Unidade: Metro (m)
Símbolo: λ (letra grega “lambda”)
Fórmula:
=vf
Onde:
Relações Derivadas:
v=f
f=v
7.2 Equação Fundamental da Ondulatória
A relação mais importante em ondulatória conecta velocidade, frequência e comprimento:
v=f
Leitura: “A velocidade da onda é igual ao comprimento de onda multiplicado pela frequência.”
Interpretação: Se uma onda viaja uma distância (comprimento de onda) em um período T:
v=T=1T=f
7.3 Exemplos de Cálculo
Exemplo 1: Uma onda sonora tem frequência de 340 Hz. Se a velocidade do som no ar é 340 m/s, qual é o comprimento de onda?
=vf=340340=1 m
O comprimento de onda é 1 metro.
Exemplo 2: Uma onda de rádio FM tem frequência de 100 MHz. A velocidade da luz é 3 × 10⁸ m/s. Qual é o comprimento de onda?
f=100 MHz=100106 Hz=108 Hz
=vf=3108108=3 m
O comprimento de onda é 3 metros.
Exemplo 3: Uma onda tem comprimento de onda de 0,5 m e velocidade de 20 m/s. Qual é a frequência?
f=v=200,5=40 Hz
A frequência é 40 Hz.
7.4 Velocidade de Propagação
A velocidade depende do meio, não da onda em si:
Exemplos de Velocidades:
| Onda | Meio | Velocidade |
| Som | Ar (20°C) | ~340 m/s |
| Som | Água | ~1.500 m/s |
| Som | Aço | ~5.000 m/s |
| Luz | Vácuo | 3 × 10⁸ m/s |
| Luz | Água | 2,25 × 10⁸ m/s |
| Luz | Vidro | ~2 × 10⁸ m/s |
| Onda em corda | Depende da tensão e massa | Variável |
Fato Importante: O som é muito mais lento que a luz!
8. Fenômenos Ondulatórios
8.1 Reflexão
Reflexão é o fenômeno em que uma onda bate em um obstáculo e “volta” (muda de direção)[2].
Características:
Aplicações Práticas:
8.2 Refração
Refração é o desvio da trajetória de uma onda quando passa de um meio para outro[2].
Causa: Mudança de velocidade ao mudar de meio
Características:
Exemplos:
8.3 Difração
Difração é o desvio de uma onda ao contornar um obstáculo[2].
Características:
Exemplos:
8.4 Interferência
Interferência ocorre quando duas ou mais ondas se sobrepõem no mesmo espaço[2].
Tipos:
Aplicações:
8.5 Ressonância
Ressonância ocorre quando uma onda é estimulada em sua frequência natural[2].
Características:
Exemplos Clássicos:
9. Ondas Sonoras
9.1 Características do Som
Som é uma onda mecânica longitudinal que se propaga através de um meio material[1][2].
Propriedades do Som:
9.2 Velocidade do Som
A velocidade do som depende do meio e da temperatura:
| Meio | Velocidade |
| Ar (0°C) | 331 m/s |
| Ar (20°C) | 343 m/s |
| Água | 1.480 m/s |
| Aço | 5.000 m/s |
Fórmula Aproximada para Ar:
v=331+0,6T
Onde T é temperatura em graus Celsius.
9.3 Escala de Decibéis
A intensidade do som é medida em decibéis (dB):
L=10log10II0
Onde:
Exemplos:
| Som | Nível (dB) |
| Limiar de audição | 0 |
| Cochicho | 30 |
| Conversa normal | 60 |
| Tráfego | 70 |
| Discoteca | 100 |
| Limiar de dor | 130 |
| Reator a jato | 160 |
10. Ondas Eletromagnéticas
10.1 Características
Ondas eletromagnéticas resultam da oscilação simultânea de campos elétricos e magnéticos[1].
Propriedades Essenciais:
10.2 Espectro Eletromagnético
O espectro eletromagnético é a faixa completa de frequências (ou comprimentos de onda) de ondas eletromagnéticas[1]:
| Tipo | Frequência | Comprimento de Onda | Aplicações |
| Ondas de Rádio | < 10⁹ Hz | > 0,3 m | Rádio, TV, Wi-Fi |
| Micro-ondas | 10⁹ – 10¹² Hz | 0,001 – 1 m | Forno, radar, satélite |
| Infravermelho | 10¹² – 4 × 10¹⁴ Hz | 0,7 – 1000 μm | Calor, visão térmica |
| Luz Visível | 4 × 10¹⁴ – 8 × 10¹⁴ Hz | 400 – 700 nm | Visão humana |
| Ultravioleta | 8 × 10¹⁴ – 10¹⁷ Hz | 10 – 400 nm | Esterilização, bronzeado |
| Raios-X | 10¹⁷ – 10¹⁹ Hz | 0,01 – 10 nm | Radiografia |
| Raios Gama | > 10¹⁹ Hz | < 0,01 nm | Oncologia, esterilização |
Radioamadorismo e Espectro:
Como radioamador, você trabalha principalmente com:
Essas faixas permitem propagação via ionosfera (HF), linha de visada (VHF/UHF) ou satélites.
11. Exercícios Práticos
Exercício 1 – Frequência e Período
Uma onda sonora completa 5 oscilações em 0,1 segundo.
a) Qual é a frequência?
b) Qual é o período?
c) Qual é o comprimento de onda no ar (v = 340 m/s)?
Solução:
a) f=nt=50,1=50 Hz
b) T=1f=150=0,02 s = 20 ms
c) =vf=34050=6,8 m
Exercício 2 – Comprimento de Onda
Uma onda de rádio FM tem frequência de 88 MHz. Qual é o comprimento de onda?
Solução:
f=88106 Hz = 88.000.000 Hz
=cf=310888106=300883,41 m
O comprimento de onda é aproximadamente 3,41 metros.
Exercício 3 – Velocidade da Onda
Uma onda tem frequência de 20 Hz e comprimento de onda de 5 m. Qual é a velocidade?
Solução:
v=f=520=100 m/s
Exercício 4 – Amplitude e Intensidade
Uma onda tem amplitude 2 cm. Se a amplitude é duplicada, quanto aumenta a intensidade?
Solução:
Amplitude original: A₁ = 2 cm
Amplitude nova: A₂ = 4 cm
Como IA2:
I2I1=A22A12=164=4
A intensidade aumenta 4 vezes.
Exercício 5 – Decibéis
Um som tem intensidade I = 10⁻⁶ W/m². Qual é o nível em decibéis?
Solução:
L=10log10II0=10log1010−610−12
L=10log10(106)=106=60 dB
Esse é o nível de uma conversa normal.
12. Resumo das Fórmulas Principais
| Conceito | Fórmula | Unidades |
| Frequência | f=1T ou f=nt | Hz |
| Período | T=1f ou T=tn | s |
| Comprimento de Onda | =vf | m |
| Velocidade da Onda | v=f | m/s |
| Amplitude | A (máximo deslocamento) | m |
| Energia da Onda | EA2 | J |
| Intensidade | I=PA | W/m² |
| Decibéis | L=10log10II0 | dB |
Constantes Importantes:
| Constante | Símbolo | Valor |
| Velocidade da Luz (vácuo) | c | 3 × 10⁸ m/s |
| Velocidade do Som (ar 20°C) | v | 343 m/s |
| Intensidade de Referência (som) | I₀ | 10⁻¹² W/m² |
13. Conclusão
A ondulatória é fundamental para compreender uma ampla gama de fenômenos naturais e tecnológicos[1][2]. Os conceitos de frequência, amplitude e período determinam completamente as características de uma onda e sua interação com o ambiente.
Aplicações práticas incluem:
A compreensão desses conceitos permite:
Próximos Passos
Após dominar este material:
Para radioamadorismo especificamente:
Referências
[1] Mundo Educação. Ondulatória: fórmulas, fenômenos, exercícios. Disponível em https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/ondulatoria.htm. Acesso em 2026.
[2] Teachy. Resumo de Ondas: Eletromagnéticas e Mecânicas. Disponível em https://www.teachy.com.br/resumos/ensino-medio/3ano/fisica/ondas-eletromagneticas-e-mecanicas-resumo. Acesso em 2026.
[3] Toda Materia. Ondas: definição, tipos, fórmulas. Disponível em https://www.todamateria.com.br/ondas/. Acesso em 2026.
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