Sinal luminoso
Um sinal luminoso é toda e qualquer forma de comunicar usando a luz.
Os sinais luminosos são usados em faróis, semáforos, anúncios, etc.
Propagação da luz
A luz propaga-se em linha recta e radialmente em todas as direcções num meio isotrópico*.
Cada uma das direcções rectilíneas segundo a qual se propaga a luz chama-se raio luminoso. Contudo, o estudo isolado de um raio luminoso é uma abstracção utilizada para facilitar o estudo da óptica. As fontes luminosas emitem feixes de raios luminosos.
Convergentes--» o feixe de luz converge (concentra-se) num ponto
Divergentes--» o feixe de luz diverge a partir de um ponto da fonte
Paralelos--» o feixe de luz propaga-se sempre com os raios paralelos entre sim.
*Meio isotrópico- a luz propaga-se em linha reta em todas as direcções, sempre que a sua velocidade de propagação seja constante num dado meio.
Ao propagar-se, a luz pode atravessar materiais transparentes e translúcidos, mas não atravessa os materiais opacos.
Devido à propagação rectilínea da luz, sempre que um feixe de luz é interceptado por um material opaco, surge uma zona de sombra e uma zona de penumbra.
A sombra é totalmente escura porque não recebe luz nenhuma; da zona da sombra não se vê a fonte luminosa. A penumbra não é totalmente escura, apresenta uma claridade variável; da zona de penumbra vê-se uma parte da fonte luminosa.
Corpos luminosos e iluminados
Um corpo luminoso tem luz própria e um corpo iluminado reflecte ou transmite luz que recebe dos corpos luminosos.
Triângulo de visão
Um corpo não-luminoso pode ser visto por um observador se, sobre aquele, incidir luz proveniente de uma fonte luminosa. Parte da luz que sobre ele incide é novamente emitida em várias direcções, podendo chegar até ao observador, cujos olhos são detectores de luz.
Assim, ver um objeto implica a existência de três aspectos fundamentais, que constituem o triângulo de visão: o objeto, uma fonte luminosa que ilumine o objeto e um detector de luz.
Ouvido Humano
Para conseguirmos ouvir um som, é necessário que este seja produzido pela fonte sonora, que a onda se propague num determinado meio e que chegue ao nosso ouvido, onde é percepcionado.
O ouvido humano é constituído por ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno.
As vibrações sonoras são captadas pelo ouvido externo (no tímpano) e transmitidas ao ouvido médio, que as amplifica e envia ao ouvido interno.
A propagação das ondas no líquido do ouvido interno origina impulsos eléctricos que são transmitidos ao cérebro pelo nervo auditivo. No cérebro, estes impulsos são descodificados e traduzidos em sons
O ouvido humano é constituído por ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno.
As vibrações sonoras são captadas pelo ouvido externo (no tímpano) e transmitidas ao ouvido médio, que as amplifica e envia ao ouvido interno.
A propagação das ondas no líquido do ouvido interno origina impulsos eléctricos que são transmitidos ao cérebro pelo nervo auditivo. No cérebro, estes impulsos são descodificados e traduzidos em sons
Espectro sonoro
O conjunto de todas as frequências possíveis para as ondas sonoras é denominado espectro sonoro. De acordo com a frequência da onda sonora, classificam-se os sons em infra-sons (f < 20 Hz), som audível (20 Hz < f < 20000 Hz) e ultra-som (f > 20000 Hz).
Fenómenos que ocorrem com o som
Reflexão do som- eco e reverberação
O eco consiste em ouvir a repetição de um som que foi produzido instantes antes.
O eco resulta da reflexão de som quando este encontra superfícies duras e lisas. A reflexão é um fenómeno ondulatório que ocorre quando a onda é obrigada a mudar de direcção, ao encontrar um obstáculo.
Para distinguir claramente o som reflectido do som original, é necessário que exista entre eles um intervalo mínimo de 0.1 segundos.
No ar o som propaga-se com uma velocidade de 340 m/s. Como:
d = V x Δt,
a distância que o som percorre é
d = 370 x 0.1 = 34m
Para que seja possível ouvir distintamente o eco do som original, é necessário
que seja percorrida uma distância mínima de 34 m, pelo que a superfície reflectora
tem de estar a uma distância mínima de 17 m da fonte emissora.
Quando existem vários obstáculos a distâncias superiores a 17 m, o mesmo som pode
repetir-se várias vezes, ocorrendo vários ecos- ecos múltiplos.
Quando a distância entre a fonte sonora e a superfície reflectora é inferior a 17 m, ocorre a
reverberação do som. Não se consegue distinguir o som original do som reflectido, pelo que
há apenas a sensação de um prolongamento do som original e os sons parecem durar mais
tempo no nosso ouvido do que seria normal.
Refracção do som
A refracção é um fenómeno que ocorre quando a velocidade de propagação da onda sofre alterações. O que pode acontecer quando há mudanças de meio ou no mesmo meio quando este não seja homogéneo. Na refracção. há normalmente mudança de direcção de propagação.
Ressonância
A vibração de uma fonte sonora pode ser transmitida a outro corpo cuja frequência natural de vibração seja igual ou múltipla da frequência de vibração da fonte sonora. O resultado é uma maior amplitude de vibração desse corpo que irá produzir um som de maior intensidade. A este fenómeno chama-se ressonância do som. A ressonância origina um aumento da intensidade do som.
Absorção e difracção
Certos materiais absorvem grande parte de energia transportada pela onda sonora, sendo o som reflectido muito fraco. Esses materiais podem ser utilizados para fazes isolamentos sonoras ou para evitar ecos e fenómenos de reverberação. A cortiça, a esferovite, a lã e as fibras são exemplos de materiais que têm grande poder de absorção.
A difracção do som é um fenómeno que está relacionado com a capacidade que o som tem de controlar obstáculos.
O eco consiste em ouvir a repetição de um som que foi produzido instantes antes.
O eco resulta da reflexão de som quando este encontra superfícies duras e lisas. A reflexão é um fenómeno ondulatório que ocorre quando a onda é obrigada a mudar de direcção, ao encontrar um obstáculo.
Para distinguir claramente o som reflectido do som original, é necessário que exista entre eles um intervalo mínimo de 0.1 segundos.
No ar o som propaga-se com uma velocidade de 340 m/s. Como:
d = V x Δt,
a distância que o som percorre é
d = 370 x 0.1 = 34m
Para que seja possível ouvir distintamente o eco do som original, é necessário
que seja percorrida uma distância mínima de 34 m, pelo que a superfície reflectora
tem de estar a uma distância mínima de 17 m da fonte emissora.
Quando existem vários obstáculos a distâncias superiores a 17 m, o mesmo som pode
repetir-se várias vezes, ocorrendo vários ecos- ecos múltiplos.
Quando a distância entre a fonte sonora e a superfície reflectora é inferior a 17 m, ocorre a
reverberação do som. Não se consegue distinguir o som original do som reflectido, pelo que
há apenas a sensação de um prolongamento do som original e os sons parecem durar mais
tempo no nosso ouvido do que seria normal.
Refracção do som
A refracção é um fenómeno que ocorre quando a velocidade de propagação da onda sofre alterações. O que pode acontecer quando há mudanças de meio ou no mesmo meio quando este não seja homogéneo. Na refracção. há normalmente mudança de direcção de propagação.
Ressonância
A vibração de uma fonte sonora pode ser transmitida a outro corpo cuja frequência natural de vibração seja igual ou múltipla da frequência de vibração da fonte sonora. O resultado é uma maior amplitude de vibração desse corpo que irá produzir um som de maior intensidade. A este fenómeno chama-se ressonância do som. A ressonância origina um aumento da intensidade do som.
Absorção e difracção
Certos materiais absorvem grande parte de energia transportada pela onda sonora, sendo o som reflectido muito fraco. Esses materiais podem ser utilizados para fazes isolamentos sonoras ou para evitar ecos e fenómenos de reverberação. A cortiça, a esferovite, a lã e as fibras são exemplos de materiais que têm grande poder de absorção.
A difracção do som é um fenómeno que está relacionado com a capacidade que o som tem de controlar obstáculos.
Som
Altura do som
A altura do som é a propriedade do som que permite classificar os sons em agudos (altos ou finos) e graves (baixos ou grossos).
A altura do som depende da frequência da onda sonora.
De uma forma geral, o som produzido pela voz de uma mulher é mais agudo do que o som produzido pela voz de um homem.
Intensidade do Som
A intensidade do som é a propriedade que permite classificar os sons fortes e fracos. Está relacionada com a amplitude da onda sonora.
A amplitude sonora está associada à quantidade de energia transportada pela onda por unidade de tempo. Uma maior quantidade de energia transportada corresponde a uma maior amplitude da onda sonora e, consequentemente, a uma maior intensidade sonora.
-A intensidade de um som depende ainda da distância a que se encontra a fonte sonora e da sensibilidade auditiva.
Timbre
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| (A) |
A onda sonora produzida por um diapasão é uma onda simples. Quando se coloca um microfone ligado a um ociloscópio, a perturbação sonora no microfone transforma-se num sinal elétrico que varia no tempo de acordo com a figura (A). O sinal observado traduz a oscilação simples da membrana do microfone.
 |
| (B) |
*Osciloscópio é um aparelho que mede sinais eléctricos variáveis no tempo
Propagação do som
O som é uma onda mecânica, pelo que necessita de um meio material para se propagar: não se propaga no vazio. A velocidade de propagação difere consoante o meio de propagação do som.A propagação das ondas somos é mais rápida nos sólidos do que nos líquidos, sendo mais rápida nesses do que nos gases.
Vsom sólido > Vsom líquido > Vsom gás
A velocidade de propagação do som não depende apenas do estado físico do meio, mas também de outros factores como por exemplo a densidade ou a elasticidade do material.
Quanto mais elevada é a temperatura, menor é a densidade do ar e maior é a velocidade de propagação do som.
Há materiais que são utilizados como isolantes, pois as suas partículas vibram com dificuldade, absorvendo a energia transportada pela onda sonora.
Velocidade de propagação
O valor da velocidade de propagação do som (v) em qualquer meio pode ser obtido pelo quociente entre a distância (d) e o intervalo de tempo (Δt) que o som demora a percorrer essa distância
Quando a onda sonora é periódica, isso significa que percorre num intervalo de tempo corresponde ao período (T) uma distância igual ao comprimento de onda.
Ondas
Ondas
O que são ondas?
Uma onda é uma perturbação que se inicia num ponto e se propaga, transferindo energia de um ponto para o outro. Na propagação de uma onda, só há transferência de energia, não há transporte de matéria.
Existem ondas sísmicas, ondas do mar, ondas sonoras, ondas luminosas, etc.
Ondas mecânicas--> correspondem à propagação de perturbações do meio natural
(a energia de oscilação de uma partícula é transferida à partículas seguintes, forçando-as a oscilar)
Ondas eletromagnéticas--> o meio pode ser vácuo (ou ausência de matéria), pois estas ondas propagam-se através do meio (e não são a propagação do meio*)
(Estas ondas são geradas por cargas elétricas e consistem na oscilação de um campo electromagnético)
*meio--» é o que permite a onda propagar-se (material ou não)
As ondas luminosas são ondas eletromagnéticas.
Ondas transversais--> a direção de propagação e a vibração são perpendiculares.
Ondas sonoras--> o som é produzido pela vibração de uma fonte sonora. essa vibração transmite-se através de um meio material até aos ouvidos, onde é percepcionada. As zonas de compressão (aproximação das partículas) correspondem a cristas e as de rarefacção (afastamento das partículas)a vales.
.jpg)
--» Compressões e rarefacções do ar que ocorrem, num dado instante na propagação de uma onda sonora.
Características de uma onda periódica:
caraterizada por diferentes grandezas.
-- As grandezas físicas que caraterizam uma onda periódica são: o comprimento da onda, a amplitude, a frequência e o período.
O comprimento da onda é a distância mínima entre dois pontos que estão na mesma fase (unidade de base do SI: metro). A amplitude (A) numa onda mecânica corresponde ao valor máximo da elongação. A frequência (f) é o número de ciclos realizados por unidade de tempo (segundo) (unidade base do SI: Hertz). O período (T) é o intervalo de tempo mínimo em que se completa um ciclo e expressa-se em segundos. A frequência e o período são grandezas inversamente proporcionais.
Calor
CALOR
-- O que é o calor?
O calor é uma medida de energia térmica que é transferida entre corpos que se encontram a diferentes temperaturas.
Manifestação de energia
Manifestação de energia
A energia pode ser detetada de diferentes maneiras:
--> Energia Luminosa (luz)
--> Energia Térmica (aquecimento dos corpos)
--> Energia Sonora (som)
--> Energia Radiante (raios X, microondas, ultravioletas, infravermelhos)
--> Energia Elétrica (movimento orientado de eletrões)
--> Energia Mecânica (movimento de corpos)
--> Energia Química (associada a reações químicas)
Duas formas fundamentais de energia:
|Energia potencial: energia armazenada nos corpos e pode vir a ser utilizada
----» Energia potencial química: -Associada aos alimentos;
-Associada aos combustíveis;
-Associada às pilhas e baterias;
----» Energia potencial elástica (materias elásticos e molas)
----» Energia potencial gravítica (Epg)
|
|
Qualquer corpo, mesmo em repouso, possui Epg (superfície da Terra)
>mcorpo --» >Epg (para a mesma altura))
>h --» >Epg (para a mesma massa)
Epg = m x g x h
|
|--> Joule (J)-----»» Unidade no Sistema Internacional (SI) de Energia
m--> massa do corpo (Kg)
g--> constante gravítica (mls2)
h--> altura (m)
Outra forma fundamental de Energia:
Energia cinética (Ec)-----» Energia associada aos corpos em movimento
|--» Kg
|
Ec= 1/2 x m x v2 --» m/s
|
|-» j
v--> velocidade a que o corpo se move
_________________________________#__________________________________
1ª situação: Livro, em repouso, na estante
Epg do livro-- Máximo
Ec-- oj
2ª situação: Livro cai da estante
Epg diminui
Ec aumenta
3ª situação: Instante antes de parar
Epg ~- 0
Ec máxima
4ª situação: Livro no chão
Epg= 0
Ec= 0
A energia do livro foi transferida para o chão
_________________________________#__________________________________
Etotal = Epg+Ec ----» Conservação de energia
_________________________________#__________________________________
Etotal = Epg+Ec ----» Conservação de energia
|> Energia luminosa
| (energia útil)
Energia química (na pilha) --» Lanterna --» Energia elétrica
|
|>Energia térmica
|
|
|» Energia
dissipada
dissipada
Etotal = Energia Util + Energia dissipada
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