Ondas
São perturbações que se propagam pelo espaço, ou através de meios materiais, e transportam apenas energia.
Classificação das Ondas
1.a) Ondas Mecânicas
Perturbações que se propagam em meios materiais.
Exemplo: Som se propagando no ar.
As ondas em uma corda também são mecânicas:
As ondas sísmicas são geradas quando o atrito entre placas tectônicas deixam de suportar as grandes tensões entre elas, e que aumentam de intensidade com o tempo, já que as correntes de convecção do manto tendem a movê-las lentamente, até que acontece um movimento relativo entre as placas (abalo sísmico). Essas ondas provocam terremotos e tsunamis. As ondas sísmicas também são mecânicas:
1.b) Ondas eletromagnéticas.
São perturbações no campo eletromagnético geradas pela oscilação de partículas eletrizadas.
A oscilação de cargas elétricas cria campos elétricos variáveis, que, por sua vez, induzem campos magnéticos variáveis e vice-versa. Essa interação entre campos elétricos e magnéticos variáveis resulta nesse tipo de onda.
Nas ondas eletromagnéticas, o campo elétrico oscila perpendicularmente em relação ao campo magnético:
Exemplo: Luz, ondas de rádio
A frequência da onda eletromagnética produzida é a mesma da oscilação da partícula eletrizada.
A figura abaixo mostra o espectro eletromagnético, que representa a classificação de tipo de onda em função de sua frequência.
A quantidade de energia que as ondas eletromagnéticas transportam depende da frequência da onda, quanto maior a frequência, maior a energia transportada.
As ondas eletromagnéticas têm muitas aplicações tecnológicas, principalmente nas comunicações (TV, rádio, internet), na medicina (radiologia, radioterapia, esterelização de instrumentos), nas indústrias de alimentos (desinfecção de alimentos).
Qualquer tipo de onda eletromagnética se propaga no espaço com a velocidade (exata) de 299792458m/s (2,99792458.10⁸m/s), ou aproximadamente 300000000m/s=300000km/s, conhecida como a velocidade da luz.
Esse valor é tão exato que o metro (unidade de distância do S.I) passou a ser definido como a distância percorrida pela luz no intervalo de tempo igual a 1/299792458 segundo.
As ondas eletromagnéticas também são chamadas de radiações eletromagnéticas.
Para frequências eletromagnéticas até a luz violeta, elas são classificadas como radiações não-ionizantes, ou sejam, não conseguem ionizar os átomos (arrancar elétrons dos átomos).
Para frequências a partir do ultra-violeta, essas radiações começam a ionizar os átomos (arrancar elétrons), por isso são chamadas de radiações ionizantes.
Os elétrons são responsáveis pelas ligações que formam as substâncias; então, quando elétrons são arrancados, as substâncias são desfeitas.
As radiações ionizantes são muito perigosas para os organismos vivos (o que nos inclui).
1.C) Ondas Gravitacionais
São perturbações gravitacionais que se propagam pelo espaço geradas pela interação entre as massas de grandes corpos celestes.
Exemplo: Ondas provocadas pela interação gravitacional entre grandes estrelas ou buracos negros que se orbitam.
As ondas gravitacionais também se propagam com a mesma velocidade da luz. Elas foram previstas na Teoria da Relatividade Geral de Einstein, em 1915, mas somente em 2015 foram detectadas (100 anos depois).
(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory )
É uma instalação científica dedicada à detecção de ondas gravitacionais, pequenas ondulações no espaço-tempo previstas pela Teoria da Relatividade Geral.
Consiste em dois detectores idênticos, localizados em Hanford, Washington, e Livingston, Louisiana.
A detecção de ondas gravitacionais pelo LIGO em 2015 abriu uma nova janela para o universo, permitindo aos cientistas estudar fenômenos como buracos negros e colisões de estrelas de nêutrons.
A figura abaixo mostra uma das instalações para detecção de ondas gravitacionais da LIGO:
Ele consiste em dois braços de aproximadamente 3km de comprimento, perpendiculares entre si, onde feixes de laser são enviados e refletidos.
Quando uma onda gravitacional passa pela Terra, ela causa uma pequena alteração no comprimento dos braços do interferômetro, comprimindo e esticando o espaço-tempo.
Os feixes de laser são usados para medir a diferença de tempo que levam para percorrer os braços. Essa diferença de tempo varia de acordo com os alongamentos e encurtamentos do espaço-tempo provocados pelas ondas que chegam, o que permite a detecção da sua passagem.
Dependendo das medidas obtidas entre os dois braços é possível deteminar a direção em que o evento ocorrreu no espaço, e apontar outros instrumentos astronômicos naquela direção.
Projetos futuros vislumbram a instalação de laboratórios desse tipo no espaço, onde os braços poderiam ser muito maiores, o que tornaria a detecção mais sensível, além do que as direções passariam a ser ajustáveis.
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