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Ondas: Conceitos e Aplicações, Resumos de Física para Ensino Médio

Este documento aborda os conceitos fundamentais sobre ondas, incluindo suas características, tipos e propriedades. Ele explora a natureza da luz, do som e das ondas eletromagnéticas, bem como suas aplicações em diversas áreas, como comunicação, medicina e tecnologia. O texto apresenta uma visão abrangente sobre a história e o desenvolvimento do conhecimento sobre ondas, desde as teorias clássicas até as descobertas mais recentes. Além disso, o documento discute a importância das ondas na vida cotidiana, como na transmissão de informações, no aquecimento de alimentos e no tratamento de doenças. Com uma descrição detalhada e exemplos práticos, este documento é uma fonte valiosa de informações para estudantes, pesquisadores e profissionais interessados em compreender melhor a natureza e as aplicações das ondas.

Tipologia: Resumos

2023

Compartilhado em 18/03/2024

manuela-maciel
manuela-maciel 🇧🇷

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Ondas
• Perturbação que se propaga em determinado meio, como ar, água, corda ou vácuo.
• Ondas transportam energia, mas não matéria.
Características
• Frequência: número de oscilações, medida em Hz.
Período: tempo necessário para a ocorrência de uma oscilação.
• Comprimento de onda: distância entre duas cristas.
• Amplitude: distância de uma crista até a posição média.
Tipos
Ondas mecânicas: necessitam de um meio material para se propagar, como ondas na
água, ondas sonoras e ondas em uma corda.
Ondas eletromagnéticas: não precisam necessariamente de um meio material para de
propagar, como luz, raios x e sinais de rádio.
Ondas transversais: a direção do movimento é perpendicular à direção da propagação.
Ondas longitudinais: a direção do movimento convide com a direção da propagação.
Ondas unidimensionais: só se propagam em apenas uma direção, como um pulso em
uma corda.
Ondas bidimensionais: se propagam em duas direções, como uma onda em uma
superfície de uma piscina.
Ondas tridimensionais: se propagam no espaço, nas três dimensões. Ex: ondas sonoras.
O som: uma onda mecânica
Necessita de um meio material para se propagar.
• Todo som é produzido por uma vibração. Ex: violão
As ondas sonoras atingem o sistema auditivo, propagam-se pelo canal auditivo e
alcançam o tímpano. Nesse momento, o tímpano vibra com a mesma frequência das
ondas emitidas pela fonte sonora e transmite ao cérebro, por impulsos elétricos, o som.
Vs > Vl > Vg
Características do som
• Altura: nos permite diferenciar sons graves de sons agudos. Quanto maior a
frequência, maior a altura e mais agudo será o som emitido.
• Intensidade: volume de determinada música. Nos permite diferenciar sons fracos dos
sons fortes. Quanto maior a amplitude, maior a intensidade. Medida em dB.
• Timbre: nos permite diferenciar dois ou mais sons de mesma frequência e intensidade
emitidos por fontes distintas.
A luz: uma onda eletromagnética
• Espectro eletromagnético que os olhos dos seres humanos conseguem perceber.
• Mas também existem ondas eletromagnéticas que não são visíveis, como raios
ultravioleta, raios x e raios gama.
Definição de luz
• Gregos: conjunto de partículas emanadas dos olhos que se projetava sobre os objetos.
Um de seus argumentos era o fato de só enxergarmos um objeto quando dirigimos para
ele nosso olhar.
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Física

Ondas

  • Perturbação que se propaga em determinado meio, como ar, água, corda ou vácuo.
  • Ondas transportam energia, mas não matéria. Características
  • Frequência: número de oscilações, medida em Hz.
  • Período: tempo necessário para a ocorrência de uma oscilação.
  • Comprimento de onda: distância entre duas cristas.
  • Amplitude: distância de uma crista até a posição média. Tipos
  • Ondas mecânicas: necessitam de um meio material para se propagar, como ondas na água, ondas sonoras e ondas em uma corda.
  • Ondas eletromagnéticas: não precisam necessariamente de um meio material para de propagar, como luz, raios x e sinais de rádio.
  • Ondas transversais: a direção do movimento é perpendicular à direção da propagação.
  • Ondas longitudinais: a direção do movimento convide com a direção da propagação.
  • Ondas unidimensionais: só se propagam em apenas uma direção, como um pulso em uma corda.
  • Ondas bidimensionais: se propagam em duas direções, como uma onda em uma superfície de uma piscina.
  • Ondas tridimensionais: se propagam no espaço, nas três dimensões. Ex: ondas sonoras. O som: uma onda mecânica
  • Necessita de um meio material para se propagar.
  • Todo som é produzido por uma vibração. Ex: violão
  • As ondas sonoras atingem o sistema auditivo, propagam-se pelo canal auditivo e alcançam o tímpano. Nesse momento, o tímpano vibra com a mesma frequência das ondas emitidas pela fonte sonora e transmite ao cérebro, por impulsos elétricos, o som.
  • Vs > Vl > Vg Características do som
  • Altura: nos permite diferenciar sons graves de sons agudos. Quanto maior a frequência, maior a altura e mais agudo será o som emitido.
  • Intensidade: volume de determinada música. Nos permite diferenciar sons fracos dos sons fortes. Quanto maior a amplitude, maior a intensidade. Medida em dB.
  • Timbre: nos permite diferenciar dois ou mais sons de mesma frequência e intensidade emitidos por fontes distintas. A luz: uma onda eletromagnética
  • Espectro eletromagnético que os olhos dos seres humanos conseguem perceber.
  • Mas também existem ondas eletromagnéticas que não são visíveis, como raios ultravioleta, raios x e raios gama. Definição de luz
  • Gregos: conjunto de partículas emanadas dos olhos que se projetava sobre os objetos. Um de seus argumentos era o fato de só enxergarmos um objeto quando dirigimos para ele nosso olhar.
  • Alhazen (X): acreditava que a luz era feita de pequenas partículas que viajariam em linha reta e com alta velocidade. Assim, quando a luz emitida pelos objetos chegasse até nós, ela formaria imagens em escala reduzida no cristalino, a lente do olho. (Câmara escura)
  • Leonardo da Vinci (XV): levantou a hipótese de que a luz poderia ser uma onda mecânica, semelhante ao som, sendo uma perturbação que se propagava através de um meio material transportando energia.
  • Johannes Kepler (XVI): descreveu a estrutura e o funcionamento do olho humano, comparando-o com a câmara escura. Também descobriu que as imagens se formam na retina.
  • Christiaan Huygens (XVI): onda que se propagava no éter, um material que preenchia todos os vazios do espaço.
  • Isaac Newton (XVI): defendia a ideia de que a luz era constituída de partículas.
  • 2022: tem natureza dupla, como onda e partícula. Câmara escura : Alhazen
  • Quarto fechado com apenas um pequeno orifício na parede.
  • Alhazen observou que a luz do lado de fora iluminava uma área desse quarto, formando uma imagem alinhada com o buraco na parede e a fonte de luz.
  • Ele notou que a imagem se formava de cabeça para baixo na parede.
  • Isso provou que a luz não era emitida pelos olhos.
  • Deu origem a câmara escura, aparelho óptico, que foi usado na Antiguidade para observações astronômicas e no auxílio de produções artísticas.
  • Serviu de base para a criação da câmera fotográfica. Fontes luminosas
  • A energia do Sol chega à Terra por meio de ondas eletromagnéticas.
  • O Sol é uma fonte de luz primária, que tem capacidade de emitir radiação própria e emitir luz em todas as direções. Ex: lâmpada acesa, a chama de uma vela e um vagalume.
  • A Lua é uma fonte de luz secundária, que não apresenta luz própria. Ex: lâmpada apagada e Marte.
  • Fonte puntiforme: aquela cujas dimensões são desprezíveis em comparação com a distância a que são observadas. Tem-se somente a formação da sombra.
  • Fonte extensa: aquela que possui tamanho considerável em relação à distância a que é observada. Tem-se a formação da sombra e da penumbra. Meios ópticos
  • Transparentes: a luz passa por eles totalmente.
  • Translúcidos: a trajetória da luz é irregular com intensa difusão, promovendo sua dispersão. Ex: nuvens
  • Opacos: a luz não se propaga, mas é parcialmente refletida e absorvida e depois, convertida em outra forma de energia. Fenômenos Ópticos
  • Absorção: absorção da luz pela superfície e transformação em outra fonte de energia.
  • Reflexão: luz incide sobre a superfície e retorna ao seu meio de origem.
  • Refração: luz atravessa de um meio material para outro e há um desvio em sua trajetória.
  • James Maxwell
    • Demonstrou que um campo elétrico variável produzia um campo magnético.
      • Formulou leis que uniram eletricidade, magnetismo e óptica, publicando em 1873, o Tratado sobre eletricidade e magnetismo.
    • Nesse livro, ele propôs a existência de ondas eletromagnéticas e que a luz era uma delas.
  • Heinrich Hertz (1888)
    • Provou a existência de ondas eletromagnéticas quando criou um aparelho capaz de produzir ondas de baixa frequência (faixa de ondas de rádio = hertzianas) e detectá-las. Captação de ondas eletromagnéticas
  • Podem ser captadas por um circuito no qual a energia se alterna em dois componentes: capacitor e indutor.
    • Quando a frequência da onda emitida por uma antena é igual ou próxima a frequência com qual a energia acumulada se alterna entre capacitor e indutor, diz-se que o circuito receptor está sintonizado com a onda. Ex: frequência de estação de rádio. Rádio
  1. Conversão de ondas sonoras em eletromagnéticas: o microfone converte as ondas sonoras em energia elétrica e o transmissor converte em ondas eletromagnéticas.
  2. Transmissão de ondas eletromagnéticas: feita por meio de uma grande antena..
  3. Captação de ondas eletromagnéticas: antena do rádio doméstico.
  4. Conversão das ondas eletromagnéticas em ondas sonoras: o receptor converte as ondas eletromagnéticas em energia elétrica e o alto-falante em ondas sonoras.
  • A codificação das ondas sonoras em ondas eletromagnéticas pode ser feita por meio da variação de dois parâmetros: Amplitude Modulada (AM) e Frequência Modulada (FM) Televisão
  1. Câmeras registram a imagem e o som, convertendo-os em corrente elétrica.
  2. Essa corrente é convertida em ondas eletromagnéticas pelas antenas na emissora.
  3. A antena receptora de TV capta as ondas eletromagnéticas e as converte em corrente elétrica.
  4. TV converte as ondas eletromagnéticas em imagem e som. Microondas
  • No seu interior, existe o magnétron, que gera micro-ondas com capacidade de aumentar a vibração das moléculas de água presentes nos alimentos, elevando sua temperatura.
  • As micro-ondas tem alta capacidade de penetração, o que faz com que o cozimento em um microondas aconteça por dentro do alimento.
  • O forno apresenta na porta, uma grade de metal envidraçada cujos espaços entre as malhas são menores do que o comprimento de onda das micro-ondas. Assim, elas são refletidas de volta e permanecem dentro do forno

Celulares e computadores

  • Celulares funcionam do mesmo modo que as emissoras e os aparelhos de rádio, só que convertendo ondas sonoras e luminosas em ondas eletromagnéticas já faixa de frequência de micro-ondas. O que permite a comunicação entre os computadores e celulares sem a necessidade de um fio para transmitir energia elétrica. Controles remotos
  • Funcionam emitindo ondas eletromagnéticas na faixa de infravermelho.
    • As ondas infravermelhas emitidas são captadas por um receptor na TV, que as converte em energia elétrica.
    • Cada botão tem uma frequência de onda. Ondas eletromagnéticas e saúde
  • Radiação infravermelha ou térmica
    • Sol, fogueira, aquecedor de ambiente e até o nosso corpo emitem essas ondas.
      • Ondas infravermelhas são percebidas na forma de calor.
    • Se bem aplicada, pode ser usada em tratamentos de pele, celulite, acne..
      • O calor emitido pela lâmpada infravermelha é capaz de penetrar as camadas da pele, provocando o aumento da circulação sanguínea.
    • Podem ser usados também no tratamento de inflamações musculares, auxiliando no processo de renovação celular e na redução de dores.
    • Dependendo do tempo de exposição, podem provocar efeitos nocivos à saúde.
  • Radiação ultravioleta
    • Sol e lâmpadas fluorescentes sem revestimento de fósforo emitem essas ondas.
    • Em pequenas quantidades, a exposição desses raios é benéfica, contribuindo para a produção de vitamina D.
    • A exposição prolongada, causa queimadoras e aumenta os riscos de câncer de pele.
    • Usada para esterilizar instrumentos cirúrgicos, endurecer compostos odontológicos e tratamentos de pele, como acne.