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Professor Wendell

Ensino Remoto

3º Bimestre Parte 3

6º EJA 2020

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Semana 21 - 25/09/2020 Eixo: Natureza e Sociedade

Ondulatória

ORIENTAÇÕES

O seu trabalho dessa semana será ler esse material e, se possível, assistir as

videoaulas sugeridas. Não esqueça de utilizar o seu caderno para elaborar um resumo

dos principais conceitos, já que na próxima semana faremos uma atividade (questões)

sobre esse conteúdo.

Qualquer dúvida, você pode entrar em contato comigo por Instagram (@Uoendell), e-mails (wendell.carneiro1@professor.pb.gov.br ; uoendell@gmail.com) e WhatsApp (http://abre.ai/wendellzap).

Um abraço e bons estudos!

Paz, Amor e Física.

VIDEOAULAS DA SEMANA:

Fenômenos Ondulatórios

https://www.youtube.com/watch?v=MYA4carA57A

Conceitos fundamentais da acústica

https://www.youtube.com/watch?v=Nlxs8r4xvpk

Qualidades fisiológicas do som

https://www.youtube.com/watch?v=wlOMeIXXA6g

Exercícios resolvidos de acústica

https://www.youtube.com/watch?v=t20B0eUWZbU

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Fenômenos Ondulatórios

IV. DIFRAÇÃO É de fácil constatação que se deixarmos a porta de um cômodo entreaberta tudo o que se diz dentro passa a ser ouvido do lado de fora. Outro exemplo bem comum é a possibilidade de se estabelecer um diálogo com alguém que está do outro lado de um muro.

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Essas situações são explicadas por uma propriedade conhecida como difração, que as ondas têm de contornarem obstáculos ou espalharem-se após ultrapassarem fendas ou frestas. Difração é o fenômeno ondulatório no qual uma onda é distorcida por um obstáculo. Esse obstáculo pode ser um objeto que bloqueia a passagem de uma parte das frentes de onda ou uma fenda que permite a passagem de apenas uma parte das frentes de onda. A difração será mais evidente quanto maior for a ordem do comprimento de onda quando comparado ao tamanho do obstáculo. Em outras palavras, a onda contorna mais facilmente os obstáculos quando estes são pequenos, se comparados ao comprimento de onda das ondas.

Existe uma razão para essa grande diferença entre os comportamentos das ondas luminosas e das ondas na água. Experiências mostraram que também a luz pode apresentar difração como as ondas na água. Entretanto, o fenômeno somente será nítido quando as dimensões da abertura ou do obstáculo forem da ordem de grandeza do comprimento de onda da onda incidente. As ondas luminosas têm comprimento de onda em torno de 5∙10-7m, enquanto uma onda na água pode ter comprimentos de onda de muitos centímetros ou metros. A difração da luz só será nítida quando a dimensão do obstáculo for muito pequena. O comprimento de onda do som varia entre aproximadamente 2 cm e 20 m; assim, a difração do som é facilmente notada. Uma evidência disso é o fato de podermos ouvir uma pessoa falar numa outra sala, apesar de não a estarmos vendo. V. POLARIZAÇÃO A popularização do cinema 3D (abreviação de “tridimensional”) na última década, além do surgimento de televisores que utilizam essa tecnologia, tornou o acesso a óculos com lentes polarizadoras mais comum. Para entendermos melhor o funcionamento dessas lentes, precisamos conhecer um fenômeno ondulatório chamado de polarização. As luzes emitidas por diversas fontes luminosas, por exemplo as provenientes do Sol, são ondas eletromagnéticas que vibram em diversas direções durante a emissão. Para cada onda do raio que vibra em uma direção sempre há outro em um plano perpendicular à onda luminosa. Essa luz com movimento em diversas direções é chamada de luz natural ou apenas de luz não polarizada.

Dizemos que uma onda é polarizada (ou linearmente polarizada) quando, em todos os pontos atingidos pela onda, as vibrações ocorrem na mesma direção.

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Verifica-se que a polarização é um fenômeno que só ocorre com ondas transversais. Assim, podemos concluir que o som, por ser longitudinal, jamais poderá ser polarizado!

O primeiro cristal da figura a seguir é o polarizador e o segundo é o analisador. O primeiro (polarizador) permite obter a luz polarizada e o outro (analisador) nos revela o fenômeno, uma vez que nossa vista não consegue distinguir a luz natural da luz polarizada. Existem lâminas, constituídas de pequenos cristais, que possuem a propriedade de polarizar a luz ou de analisá-la. Tais lâminas são chamadas polaroides.

A luz natural, ao ser refletida em poças-d’água e em placas de vidro, se polariza. Os óculos polaroides, atuando como analisadores, não permitem a passagem da luz refletida polarizada. O mesmo ocorre com filtros polaroides existentes em máquinas fotográficas. Assim, ocorre a eliminação de reflexos.

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Para entendermos o funcionamento dos cinemas 3D, é fundamental que saibamos que os seres humanos possuem visão binocular, de modo que cada olho enxerga uma imagem diferente, sendo o cérebro o responsável por combiná-las em uma única imagem. Os animais que caçam também possuem visão tridimensional porque possuem os dois olhos na frente da cabeça, facilitando a caça dessa forma. A diferença angular (quase imperceptível) entre essas duas imagens, denominada desvio, é utilizada pelo cérebro para ajudar na percepção de profundidade. É exatamente por essa razão que, ao perder a visão de um dos olhos, as pessoas perdem também a noção espacial.

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VI. RESSONÂNCIA Todo corpo material apresenta uma ou mais frequências naturais de vibração. se um corpo recebe energia de um agente externo, numa das suas frequências naturais, ele começa a ressonar, e isso pode levar o sistema a oscilar eternamente ou a entrar em colapso. Por exemplo, a aplicação das micro-ondas na cozinha foi descoberta por acaso. Logo após a Segunda Guerra Mundial, um engenheiro tentava consertar um magnetron, uma das principais peças dos radares. Durante o conserto percebeu que uma barra de chocolate que estava no seu bolso derretera. Mais tarde descobriu-se que uma radiação emitida pelo radar 2 ondas de 2,45 GHz de frequência 2 provocava o aquecimento da água contida nos alimentos. Hoje sabemos que o chocolate derreteu porque as moléculas de água entraram em ressonância com as micro-ondas provenientes do magnetron. Dizemos que um sistema físico está em ressonância com um agente excitador quando recebe excitações, periodicamente, numa frequência igual a uma de suas frequências naturais de vibração.

O aquecimento dos alimentos no micro-ondas acontece porque as moléculas de água, que são fortemente polares, tendem a se alinhar com o campo elétrico das micro-ondas. Durante esse alinhamento, as moléculas de água passam a vibrar com a mesma frequência (entram em ressonância) das micro-ondas, ou seja, 2,45 GHz. A fricção entre as moléculas de água provoca o aquecimento do alimento. Ressalta-se que, através da ressonância, há a transferência de energia do agente excitador para o corpo excitado. Com essa energia, o corpo passa a vibrar com amplitudes cada vez maiores. Um caso muito famoso do fenômeno de ressonância foi o rompimento da ponte Tacoma Narrows, nos Estados Unidos, em 7 de novembro de 1940. Em um determinado momento o vento começou a soprar com frequência igual à natural de oscilação da ponte, fazendo com que esta começasse a aumentar a amplitude de suas vibrações até que sua estrutura não pudesse mais suportar e sua estrutura rompesse. O caso da ponte Tacoma Narrows pode ser considerado uma falha humana, já que o vento que soprava no dia 7 de novembro de 1940 tinha uma frequência característica da região onde a ponte foi construída; logo, os engenheiros responsáveis por sua construção falharam na análise das características naturais da região. É por isso que é necessária uma análise profunda de todas as possíveis características que possam requerer uma alteração em uma construção civil.

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Ondas Sonoras – Acústica

O som é uma onda longitudinal mecânica, cuja frequência está compreendida, aproximadamente, entre 20 Hz e 20.000 Hz. Para representar a onda sonora, toma-se emprestada a representação de uma onda transversal.

As características que definem o som dependem diretamente da fonte que o emitiu, podendo ser um

instrumento musical, a sirene de uma ambulância, um animal, um ser humano, o motor de um automóvel, entre tantos outros. O ser humano não é capaz de identificar todos os sons emitidos na natureza. Nós temos uma capacidade auditiva limitada a uma faixa de frequência específica. A menor frequência de um som emitido e percebido gira em torno de 20 Hz, e a maior é 20 000 Hz. Sons com frequências menores que 20 Hz são chamados de infrassons e aqueles emitidos com uma frequência superior a 20 000 Hz são conhecidos como ultrassons

A velocidade de propagação do som pode variar mediante inúmeros fatores; os mais importantes são: a pressão do meio, a temperatura do meio e o tipo de meio em que o som é emitido. A velocidade do som na água, por exemplo, é diferente da velocidade do som no ar.

Em relação ao tipo de meio em que é emitido, a velocidade do som nos sólidos é superior à velocidade do som nos líquidos, que é maior que nos gases. Considerando uma temperatura de 15 °C, a velocidade do som no ar é aproximadamente 340 m/s, na água é 1 450 m/s e no ferro pode chegar a incríveis 4 480 m/s. A tabela a seguir apresenta os valores da velocidade do som em alguns meios de propagação.

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Qualidades fisiológicas do som

O aparelho auditivo do ser humano é responsável por captar sons emitidos por diversas fontes e transformá-los em sensações distintas, de acordo com as características do som emitido. I. Altura

A altura de um som está associada à frequência emitida em sua propagação. → som alto = alta frequência = sons agudos. → som baixo = baixa frequência = sons graves.

II. Intensidade

É a característica do som que se relaciona ao volume (amplitude). → som forte = alta amplitude → som fraco = baixa amplitude

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III. Timbre

É a qualidade fisiológica que nos permite distinguir sons provenientes de diferentes fontes sonoras. ele está relacionado com a forma da onda sonora resultante.

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Reflexão do som I. Persistência auditiva (Δt)

O tempo necessário para deixarmos de perceber um som, ou seja, para distinguir dois sons distintos, precisamos de um tempo superior a esse (Δt = 0,1s).

Reflexão do Som → Eco

A percepção de dois sons distintos. ocorre quando o intervalo de tempo entre o som direto e som refletido é superior ao da persistência auditiva. Reflexão do Som → Reverberação

O prolongamento do som. ocorre quando o intervalo de tempo entre o som direto e som refletido é inferior ao da persistência auditiva. Reflexão do Som → Reforço

O aumento da intensidade da do som. ocorre quando o intervalo de tempo entre o som direto e som refletido é próximo de zero. Efeito Doppler

Com relação às sensações auditivas, devemos destacar um efeito muito importante que ocorre em nosso cotidiano, mas que muitas vezes não nos damos conta dele nem questionamos como isso acontece.

Um observador, parado, percebe a aproximação de uma ambulância com a sirene ligada e nota que a altura sonora da sirene diminui repentinamente depois que a ambulância o ultrapassa. Sabe-se que a frequência do som emitido pela fonte (sirene) é constante e, mesmo assim, nossa sensação é diferente diante da aproximação ou do afastamento da fonte em relação ao observador. Essa diferença é explicada pelo efeito Doppler do som.

Diante de uma aproximação relativa entre a fonte e o observador, a frequência percebida pelo observador é maior do que a frequência emitida pela fonte, ou seja, a sensação será de um som mais agudo do que aquele emitido. Quando ocorre um afastamento relativo entre a fonte e o observador, a frequência percebida por ele será menor do que a emitida pela fonte, ou seja, a sensação será de que o som é menos agudo ou mais grave, dependendo do tipo de fonte.