O que significa ondas longitudinais e ondas transversais?

O Interior da Terra

Você sabe como é o nosso planeta por dentro? Você provavelmente já viu fotos como a acima, mostrando as camadas dentro da terra. Você tem a crosta por fora, o manto por baixo, e então o núcleo externo e interno. Os cientistas nos dizem que o manto é feito de rocha sólida, enquanto o núcleo externo é líquido. O núcleo interno, dizem eles, é sólido novamente.

Mas, como os cientistas sabem de tudo isso? Ninguém jamais cavou nas camadas internas da Terra. Como podemos afirmar que sabemos o que está lá embaixo, ou se as camadas estão na forma sólida ou líquida? Bem, acredite ou não, temos evidências legítimas do estado das camadas internas da Terra. Para entender tudo, teremos que aprender um pouco mais sobre as ondas.

Ondas transversais

Quando você imagina uma onda em sua mente, provavelmente visualiza uma onda transversal. Parece uma linha irregular com picos e vales, que chamamos de cristas e vales. Em uma onda transversal , as partículas do meio se movem perpendicularmente à direção de deslocamento da onda.

Imagine uma fila de pessoas de mãos dadas. Se a primeira pessoa à esquerda saltasse para cima e para baixo, eles puxariam a mão da próxima pessoa na fila, fazendo com que saltassem para cima e para baixo também. Isso continuaria descendo a linha para a direita até que todos tivessem pulado para cima e para baixo. As pessoas são como as partículas de um meio. Eles se movem para cima e para baixo enquanto a onda se move da esquerda para a direita. Este tipo de onda recebe o nome do fato de que as partículas se movem em uma direção transversal à direção da onda.

As ondas transversais podem ser de natureza mecânica ou eletromagnética. Uma onda mecânica é uma perturbação que se propaga por um meio, como uma corda vibrante. Em contraste, uma onda eletromagnética, como ondas de luz ou de rádio, não precisa de um meio e pode viajar pelo espaço vazio. Enquanto todas as ondas eletromagnéticas são transversais, as ondas mecânicas podem ser transversais ou longitudinais, o que nos leva ao nosso próximo tipo de onda.

Ondas longitudinais

Em uma onda longitudinal , as partículas do meio se movem paralelamente à direção de deslocamento da onda. Vamos voltar à nossa linha de pessoas para ver como seria.

Nesse cenário, em vez da pessoa à esquerda pulando para cima e para baixo, eles esbarram na pessoa ao lado deles. Agora, a próxima pessoa que perder o equilíbrio trombará com a pessoa ao lado dela, e assim por diante. À medida que cada pessoa recupera o equilíbrio, ela retorna ao lugar onde estava antes de ser tão rudemente perturbada.

Como podemos ver, a onda viajou da esquerda para a direita novamente, mas desta vez o movimento das pessoas também foi para a esquerda e para a direita. Para nos ajudar a lembrar essa relação, podemos pensar sobre como é o movimento das partículas ao longo da onda longitudinal.

Enquanto as ondas transversais têm cristas e vales, as ondas longitudinais têm compressões e rarefações.

• Uma compressão é onde a densidade do meio de onda é mais alta. Em nossa linha de pessoas, era aqui que as pessoas estavam realmente esbarrando umas nas outras.
• A rarefação ocorre quando a densidade do meio de onda é mais baixa. Na nossa linha, isso ocorreu logo após a compressão, onde as pessoas se espalharam, tentando recuperar o equilíbrio.

Assim como o comprimento de onda de uma onda transversal é a distância de crista a crista ou vale a vale, o comprimento de onda de uma onda longitudinal é a distância entre compressões ou rarefações.

Viajando através de sólidos, líquidos e gases

Quando se trata de ondas mecânicas, as ondas transversais e longitudinais não são iguais. Enquanto uma onda longitudinal pode viajar através de sólidos, líquidos e gases, as ondas transversais só podem viajar através de sólidos. Para entender o porquê, vamos voltar à nossa linha de pessoas que estavam pulando para cima e para baixo.

Quando os vimos antes, todos estavam de mãos dadas, o que permitiu que uma pessoa puxasse a próxima. Esse vínculo entre as pessoas é como um objeto sólido, onde as partículas estão fortemente conectadas umas às outras.

Agora, imagine que as pessoas pararam de dar as mãos e a primeira pessoa saltou. Nada acontece. Sem uma conexão forte, uma pessoa não consegue fazer as outras pularem. É como um líquido ou gás em que as partículas não estão fortemente conectadas umas às outras.

Por outro lado, uma onda longitudinal pode ser transmitida quer as pessoas, ou partículas, estejam fortemente unidas ou não. Tudo o que eles precisam fazer é esbarrar uns nos outros para mover a onda.

Agora, você deve estar se perguntando sobre todas aquelas ondas de água que viu na praia. Essas com certeza se parecem com ondas transversais e, em alguns aspectos, são. Mas as ondas que você está vendo são, na verdade, uma combinação especial de ondas transversais e longitudinais, chamadas ondas de superfície. Uma onda puramente transversal não pode viajar através de um líquido.

Ondas sísmicas

A incapacidade das ondas transversais de viajarem através dos líquidos desempenhou um papel importante na descoberta da composição em camadas da Terra. Sempre que ocorre um terremoto, ele envia ondas sísmicas na forma de ondas P longitudinais e ondas S transversais. À medida que os instrumentos se tornaram mais sensíveis, os geólogos aprenderam que as ondas sísmicas de um único terremoto podem ser medidas em locais em todo o mundo.

No entanto, eles também aprenderam que apenas as ondas P longitudinais estavam chegando ao lado oposto da Terra. Algo estava bloqueando as ondas S transversais. Sabendo que as ondas transversais só podem viajar através de material sólido, os cientistas foram levados à conclusão de que o núcleo externo da Terra era na verdade um líquido.

Resumo da lição

As ondas podem ser divididas em dois grupos principais: ondas transversais e ondas longitudinais. Em uma onda transversal, as partículas do meio se movem perpendicularmente à direção de deslocamento da onda. Ondas transversais são caracterizadas por picos e vales, chamados de cristas e vales.

Em uma onda longitudinal, as partículas do meio se movem paralelamente à direção de deslocamento da onda. Esse tipo de onda é caracterizado por áreas de alta e baixa densidade no meio, chamadas de compressões e rarefações.

Enquanto uma onda longitudinal pode viajar através de sólidos, líquidos e gases, as ondas transversais só podem viajar através de sólidos.

Resultados de Aprendizagem

Após a conclusão desta lição, você será capaz de:

• Compare as características das ondas transversais e longitudinais
• Definir compressões e rarefações
• Explique por que as ondas transversais só podem viajar através de sólidos
• Resuma como os cientistas usaram ondas sísmicas para determinar que o núcleo externo da Terra é um líquido

O que são ondas transversais e longitudinais?

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Quais ondas são transversais?