Ondas eletromagnéticas: características e exercícios resolvidos

Olá, pessoal, tudo bem?

Neste post, vamos estudar um pouco mais sobre ondas eletromagnéticas. Esse não é um assunto difícil, mas requer atenção. Então, caderno aberto e bons estudos!

Ondas eletromagnéticas: características

Uma onda eletromagnética é formada por dois campos variáveis: um campo elétrico e outro magnético. Esses campos oscilam de forma perpendicular em relação ao outro, como podemos ver na imagem abaixo:

Uma onda eletromagnética é formada por dois campos variáveis: um campo elétrico e outro magnético.

Todas as ondas eletromagnéticas são transversais, ou seja, a direção de vibração é perpendicular à direção de propagação. Outra característica importante que devemos ter em mente é que as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo e em alguns meios materiais.

Nesse sentido, vale notar que todas as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com a mesma velocidade, que é o que conhecemos como velocidade da luz: c = 3.108 m/s (também podemos encontrar da seguinte forma: c = 3.105 km/s). Essa, aliás, é a maior velocidade fisicamente possível.

Importante: essa é a velocidade no vácuo! Quando uma onda eletromagnética vai para um outro meio, sua velocidade vai depender do material. Por exemplo: quando a luz se propaga em outro meio, para calcularmos a velocidade, devemos utilizar uma grandeza da Óptica chamada índice de refração absoluto do meio, dado pela fórmula:

n: índice de refração

c: velocidade da luz no vácuo

v: velocidade da luz no meio

Por essa fórmula, podemos concluir que, quanto maior for o índice de refração do meio (n), menor será a velocidade com que a onda se propaga (v).

Espectro eletromagnético

Veja a imagem:

Espectro eletromagnético

O espectro eletromagnético é uma distribuição que mostra as principais ondas eletromagnéticas que estudamos. Repare que, quanto mais à direita do gráfico, maior é a frequência da onda – e, portanto, menor seu comprimento de onda. E vice-versa.

Note, agora, que a luz visível ocupa um pequeno segmento no centro do espectro. Dentro das cores que representam a luz visível nós temos, em ordem, vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Ou seja, há cores com frequências maiores que as outras. Por exemplo: o violeta é uma onda com frequência mais alta que o vermelho.

Exercícios sobre ondas eletromagnéticas

Questão 1

(Unesp) Radares são emissores e receptores de ondas de rádio e têm aplicações, por exemplo, na determinação de velocidades de veículos nas ruas e rodovias. Já os sonares são emissores e receptores de ondas sonoras, sendo utilizados no meio aquático para determinação da profundidade dos oceanos, localização de cardumes, dentre outras aplicações.

Comparando-se as ondas emitidas pelos radares e pelos sonares, temos que:

a) as ondas emitidas pelos radares são mecânicas e as ondas emitidas pelos sonares são eletromagnéticas

b) ambas as ondas exigem um meio material para se propagarem e, quanto mais denso for esse meio, menores serão suas velocidades de propagação.

c) as ondas de rádio têm oscilações longitudinais e as ondas sonoras têm oscilações transversais.

d) as frequências de oscilação de ambas as ondas não dependem do meio em que se propagam.

e) a velocidade de propagação das ondas dos radares pela atmosfera é menor do que a velocidade de propagação das ondas dos sonares pela água.

RESOLUÇÃO

O enunciado nos dá que o radar utiliza ondas de rádio, ou seja, é uma onda eletromagnética. Já os sonares emitem ondas sonoras, que são ondas mecânicas.

Com isso:

a) errada, pois as ondas emitidas pelos radares não são ondas mecânicas.

b) errada, pois ondas eletromagnéticas não precisam de meio material para se propagarem.

c) errada, pois ondas de rádio são eletromagnéticas e esse tipo de onda possui oscilação transversal.

d) correta: a frequência de oscilação de uma onda depende da fonte, e não do meio.

e) errada: a onda do radar pela atmosfera tem uma velocidade próxima à velocidade da luz. Por sua vez, a velocidade do som na água é de apenas, aproximadamente, de 1500 m/s.

RESPOSTA: D

Questão 2

(Uepg) O físico escocês James Clerk Maxwell (1831-1879) foi responsável pela descrição teórica e matemática do Eletromagnetismo. Com suas equações, foi possível prever a existência de ondas eletromagnéticas. Os diversos tipos de ondas eletromagnéticas recebem diferentes nomes, conforme os intervalos de frequência ou de como são produzidas.

Sobre o espectro eletromagnético, assinale o que for correto.

01) O único tipo de radiação eletromagnética vinda do Sol que ultrapassa a atmosfera terrestre é a do tipo Infravermelha, responsável por sentirmos o calor do Sol.

02) Raios X e raios gama são exemplos de radiações ionizantes, pois são capazes de alterar a estrutura da molécula e átomos.

04) As ondas eletromagnéticas possuem no vácuo uma velocidade de propagação de aproximadamente 3.108 m/s

08) Uma onda eletromagnética com comprimento de onda de 750 nm terá uma frequência de 4.1014 Hz no vácuo. 

RESOLUÇÃO

01) errada: há diversos outros tipos de radiação que passam pela atmosfera.

02) correta, pois são ondas com alta frequência e muita energia.

04) correta, pois, no vácuo, as ondas eletromagnéticas se propagam na velocidade da luz.

08) correta. Temos que: λ = 750 nm (nanômetros). Isso é o mesmo que dizer λ = 750.10-9 m. Para saber se a questão está correta, precisamos calcular a frequência, o que é feito pela fórmula:

c = λ . f

3.108 = 750.10-9 . f

f = 4.1014 Hz

RESPOSTA: 14

Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre ondas eletromagnéticas.

Espero que você tenha compreendido um pouco melhor sobre a classificação das ondas. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!

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