Calculadora de equação de onda harmônica

Uma onda harmônica é uma perturbação repetitiva cujo deslocamento varia senoidalmente com posição e tempo. A expressão progressiva usada aqui é y(x,t) = A sin(kx - omega t + phase). A amplitude A é o maior deslocamento em relação ao equilíbrio, x é a posição, t é o tempo decorrido, k é o número de onda angular, omega é a frequência angular e phase define o ponto inicial do ciclo. A frequência informa quantos ciclos completos passam por um ponto fixo a cada segundo e é medida em hertz. A frequência angular é duas vezes pi vezes a frequência, em radianos por segundo. O comprimento de onda é a distância entre pontos correspondentes de ciclos vizinhos. O número de onda é duas vezes pi dividido pelo comprimento de onda e descreve a variação de fase por metro. A razão entre frequência angular e número de onda fornece a velocidade, também igual à frequência vezes o comprimento de onda. O sinal negativo antes do termo temporal indica propagação no sentido positivo de x. Trocá-lo por um sinal positivo indicaria uma onda no sentido negativo de x nesta convenção. A fase é informada em graus e convertida internamente para radianos antes do cálculo do seno. Valores fora do intervalo usual de zero a 360 graus são válidos, pois uma senoide se repete a cada ciclo completo. As unidades devem ser consistentes. Com amplitude, comprimento de onda e posição em metros, frequência em hertz e tempo em segundos, o deslocamento fica em metros e a velocidade em metros por segundo. Outras unidades de comprimento consistentes são possíveis, mas amplitude, comprimento de onda e posição devem compartilhar a mesma unidade. O argumento do seno precisa ser adimensional, pois cada contribuição espacial e temporal representa um ângulo em radianos. Modelos de ondas harmônicas aparecem em acústica, óptica, cordas vibrantes, aproximações de ondas na água e teoria eletromagnética. Uma senoide ideal se estende indefinidamente com amplitude constante, ao contrário de um pulso finito ou oscilação amortecida. Ondas reais podem sofrer dispersão, atenuação, reflexão, interferência ou conter várias frequências. Esta calculadora avalia uma componente ideal unidimensional para conferir exercícios e desenvolver intuição física, mantendo explícita a convenção de sinal e fase.