Curso Pré-ENEM Ciências da Natureza

Ficha de EstudoFicha de EstudoFicha de EstudoFicha de Estudo 62626262CCCCCCCCiências da Naturezaiências da Naturezaiências da Naturezaiências da Natureza

E SUAS TECNOLOGIASE SUAS TECNOLOGIASE SUAS TECNOLOGIASE SUAS TECNOLOGIASE SUAS TECNOLOGIASE SUAS TECNOLOGIASE SUAS TECNOLOGIASE SUAS TECNOLOGIAS

TemaQualidade de vida das populações humanas

Tópico de estudoTelecomunicações.

Entendendo a competênciaCompetência 1 – Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade.Qual a ideia que você tem a respeito das Ciências da Natureza? Muita gente acredita que elas são produtos de uns pou-cos privilegiados e que, por isso, não fazem parte da história da humanidade. Muito cuidado com esse tipo de posição! Todo o conhecimento científi co estabelecido é fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas, cada uma delas com uma contribuição própria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, dar muita atenção à his-tória do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele está ligado. Você verá que nenhuma ideia científi ca é fruto do acaso. Além disso, o conhecimento científi co não está pronto nos dias de hoje. Muito há, ainda, a ser feito! Mãos à obra!

Desvendando a habilidadeHabilidade 2 – Associar a solução de problemas de comunicação, transporte, saúde ou outro, com o correspondente desenvolvimento científi co e tecnológico.O avanço da tecnologia tem encontrado um progresso nunca antes visto na história da humanidade. Você pode perce-ber em propagandas de produtos eletrônicos, de veículos e em reportagens sobre tratamentos médicos ou criação de novos medicamentos, a evolução da ciência e da técnica. Para cada notícia dessas que você ler, procure pensar em como era antes da inovação e tente fazer previsões de como ela modifi cará a sociedade. Você perceberá um mundo em evolução! Para mostrarmos como essa discussão se processa, trabalharemos com a evolução dos aparelhos celulares.

Situações-problema e conceitos básicosA evolução da tecnologia

dos celulares é incrível! Há al-guns anos eles eram grandes, pesados, a bateria durava pou-co e “só” se podiam fazer liga-ções telefônicas. Não vamos nem discutir o – alto – preço dos aparelhos e das ligações. Com o passar do tempo, novas tecno-logias permitiram melhorar to-das essas dificuldades. A tabela a seguir mostra a evolução do número de aparelhos em função da tecnologia utilizada.

Você percebeu a quantida-de de siglas presentes? CDMA, GSM, 3G, ...

220,0

200,0

180,0

160,0

140,0

120,0

100,0

80,0

60,0

40,0

20,0

0,0

CDMA

Evolução Anual dos Celulares por Tecnologia

GSM

Milh

ões

3G AMPS TDMATerm. Dados

20012000 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

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Além disso, há uma observação interessante a ser feita: celulares com tecnologia TDMA deixaram de existir a partir de 2008, assim como aconteceu com os de CDMA em 2011.

Você saberia dizer o que essas siglas significam? Além disso, qual o motivo do comportamento das curvas mos-tradas no gráfico?

Vamos organizar esses assuntos a partir de alguns conceitos-chave da Física.Em primeiro lugar, vamos nos atentar à linguagem, o primeiro eixo do Enem. As tecnologias do celular são

organizadas em gerações, sendo: • 1G (primeira geração): Sistemas analógicos (não digitais) • 2G: Sistemas digitais como o GSM e o CDMA. A principal conquista foi o estabelecimento de uma oferta de dados por pacotes, chamada de conexão permanente. É possível transmitir dados com até 144 kbps.

• 3G: A novidade apresentada é o ganho de velocidade, podendo chegar a 256 kbps. • 4G: Além de aumentar ainda mais a velocidade de transmissão de dados, o tempo de latência (tempo de ida e vinda da informação) torna-se menor, assim como os custos.

Mas, o que essas siglas significam?Em primeiro lugar, é importante que você saiba que os celulares são um tipo mais sofisticado de rádio. Portanto,

eles devem ser capazes de emitir e receber ondas eletromagnéticas. Já discutimos as características mais gerais das ondas na ficha de estudo referente à habilidade 1, lembra-se?

Os celulares, porém, operam em frequências mais elevadas do que as de estações convencionais de rádio. E, além disso, utilizam baixas potências de emissão em suas antenas. Essas duas características fazem total diferença.

Você já notou que uma estação de rádio possui uma única antena emissora enquanto que há, ao longo das cida-des e das estradas, uma infinidade de antenas de celular? Sabe explicar o motivo disso? Pense um pouco a partir das características apresentadas acima e procure escrever suas conclusões.

Veja como os conceitos físicos estão presentes em seu cotidiano. As ondas emitidas pelas antenas dos celulares possuem maiores frequências do que as das estações de rádio. Dessa forma, o comprimento de onda dos celulares é menor do que o das ondas de rádio. Isso implica uma pequena capacidade de contornar os obstáculos presentes em uma cidade. Dizemos, na Física, que as ondas de celulares possuem pequena capacidade de difração. Assim, o alcance dessas ondas não é muito grande, mesmo se fossem utilizadas potências de emissão elevadas.

Qual foi a solução utilizada pelas pessoas que projetaram os sistemas de telefonia móvel? Vamos dividir as regi-ões em pequenas áreas – chamadas células – e, em cada uma, colocamos uma antena.

Assim, o alcance do sinal do celular é conseguido a partir dessas antenas de curto alcance. Seu aparelho celular reconhece a presença delas e se conecta à mais próxima sem que você perceba.

Apesar de haver reduções no tamanho das células e da potência das emissões (antenas operam em potências próximas a 4 watts), há um maior custo na implantação da infraestrutura, visto que são necessárias muitas antenas. Por isso as operadoras não têm muito interesse em ampliar sua área de cobertura em regiões em que há poucos consumidores em potencial.

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Vamos, então, entender um pouco mais sobre as tecnologias.

2G – GSM

GSM – Global System for Mobile Communications.A ideia era a de estabelecer um sistema único para comunicações móveis na Europa. Esse sistema utiliza a tecno-

logia digital e opera na banda de 900 MHz, 1800 MHz. Foi a partir dessa tecnologia que os celulares ganharam maior autonomia das baterias, puderam diminuir os tamanhos. Com isso, houve um aumento na quantidade de pessoas que utilizam esses dispositivos, com a consequente diminuição dos valores.

2,5G

Com essa tecnologia, foram implantadas as transmissões em modo pacote. Com isso, ocorreu o aumento das taxas de transmissão, uma vez que foram utilizados novos canais e novos esquemas de codificação de canal.

Nesse cenário, temos a tecnologia GPRS – General Packet Service Radio que oferece maior largura de banda do que a infraestrutura GSM existente, o que é mais econômico para o cliente. A evolução para GPRS foi encarada pelos operadores como um passo em direção à terceira geração.

3G

Utiliza elevadas taxas de transmissão (144 kps até 2 Mbps). Possibilita a utilização de diversos serviços simultâne-os, além de melhor clareza nas transmissões de voz e permite o roaming entre as várias redes.

E agora, você já sabe se posicionar sobre as tecnologias e comunicação por celular?Escreva, a seguir, um pequeno texto no qual você apresenta a sua explicação sobre o motivo pelo qual os celula-

res com a tecnologia TDMA começaram a diminuir a partir de 2004 e deixaram de existir a partir de 2008.