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Docente:Benjamim Medeiros

Comunicação da Informação aCurtas Distâncias

http://sites.google.com/site/benjamimfq/ [email protected]

Unidade 2 – Parte 1.1Física

Ano: 1983Modelo: Motorola DynatacComprimento: 33 cmLargura: 12 cmEspessura: 7 cmPeso: 2,5 kgAutonomia: 10h (standby)

1h (chamada)Preço (na altura): $4000

Transmissão de Sinais

Em Física, o que se entende por “sinal”?

A transmissão de informação atualmente é feita de forma muito variada, desde uma simples

conversa entre duas pessoas até a realização de videoconferências através de aparelhos de

comunicação móvel, sem esquecer a transmissão de sinais escritos (como livros ousites).

Todas estas formas de comunicação implicam a transmissão de sinais.

Sinal: é uma perturbação de qualquer espécie (visual, sonora…) que é utilizada paratransmitir uma informação ou parte dela.

Numa comunicação, existe um emissor (que produz o sinal) e um recetor (que recebee interpreta o sinal).

Em relação à propagação no tempo distinguimos:- Sinais Contínuos: sinais de longa duração.- Sinais Descontínuos: sinais de curta duração.

Além disso, os sinais podem ser distinguidos em:Sinais Periódicos: que se repetem regularmente ao longo do tempo.Sinais Não-Periódicos: quando não existe repetição nem periodicidade.

Que tipos de sinais podemos distinguir?

Propagação de um Sinal

No dia-a-dia somos confrontados com a propagação de vários sinais, sendo que damos uma

maior importância ao sinais sonoros, sinais luminosos e outros sinais eletromagnéticos.

O som e a radiação eletromagnética (inclui luz visível) propagam-se no espaço no etempo na forma de ondas . Este fenómeno explica-se pelo modelo ondulatório .

Em Física, o que é uma onda?

Uma onda caracteriza-se pela existência de uma perturbação inicial que altera,localmente, uma propriedade física que irá propagar-se no espaço e no tempo.

O som e a luz são fenómenos ondulatórios parecidos?

O som e a radiação eletromagnética são ondas completamente diferentes , quer naforma de propagação quer na necessidade de um meio.

Que tipos de ondas podemos distinguir (em termos de meio de propagação)?

De acordo com a sua natureza distinguimos:

Ondas Mecânicas: são ondas que necessitam de meio material para se propagar.Exemplos: som, onda do mar, onda sísmica…

Ondas Eletromagnéticas: não necessitam de meio, podem propagar-se no vazio .Exemplos: luz visível, UV, IV, raios-X…

Propagação de um SinalQue tipos de ondas podemos distinguir (em termos da forma de propagação)?

No que concerne à forma de propagação distinguimos:Ondas Longitudinais: são ondas em que a perturbação avança na mesma direção emque foi produzida, ou seja, perturbação e propagação são no mesmo sentido.Exemplos: onda sonora, puxar uma mola, peças de dominó que caem em sequência…

Ondas Transversais: são ondas em que a perturbação provocada é perpendicular àdireção em que a onda se vai propagar.Exemplos: ondas eletromagnéticas, a onda gerada pela queda de uma gota…

Onda Transversal Onda Longitudinal

VIDEOTodas as ondas são perturbações onde há transferência de energia, mas ondenão há transferência de matéria.

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Características de uma Onda Periódica

O que é uma onda periódica?

Onda Periódica: é uma onda que resulta da propagação de pulsos iguais emintervalos de tempo iguais , repete-se de forma igual ao longo do tempo.

Que características podemos identificar numa onda periódica?

Período ( TTTT): é o intervalo de tempo de um ciclo completo, ou seja, é o tempo parauma onda repetir-se. A unidade SI é o segundo (s).

Comprimento de Onda ( λ ): é o comprimento entre cada ciclo completo, calculadacomo a distância entre picos ou vales consecutivos. A unidade SI é o metro (m).

Amplitude (A): é o comprimento desde a posição de equilíbrio até à crista ou até aovale. A unidade SI é o metro (m).

crista ou pico ventre ou vale

Características de uma Onda Periódica

Como identificamos estas características em gráficos representativos de uma onda?

Que outras grandezas podemos calcular a partir das indicadas anteriormente?

Frequência ( f ): indica o n.º de oscilações que uma onda realiza por unidade de tempo.

A unidade de SI é o hertz (Hz ou s-1).

T

1=f

Nota: o período e o comprimento de onda são identificados em gráficos diferentes. Operíodo num gráfico y/t, e o comp. de onda num gráfico y/x.

Velocidade de Propagação ( v ): t

sm ∆

∆=r

Τλ=v

VIDEO

f

v=λ

Sinal Harmónico e Onda HarmónicaO que é um sinal harmónico?

Sinal Harmónico : sinal que se repete ao longo do tempo. Sãodescritos matematicamente pelas funções seno ou co-seno.

Como é possível obter fisicamente um movimento harmónico?

Pode obter-se uma oscilação harmónica fazendo mover um bloco preso a

uma mola numa superfície sem atrito. Outro exemplo de movimento

harmónico será a projeção de um movimento circular uniforme.

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Que expressão matemática representa as ondas harmónicas?

Função que descreve um sinal harmónico: y = A sin ( ωωωω t) ou y = A cos ( ωωωω t)y = elongação (m) A = amplitude do sinal (m)ω= frequência angular (rad.s -1) t = tempo (s)

Qual o aspeto destas funções harmónicas e entre que valores variam?

O SomA parte da física que estuda o som e o seu comportamento é a acústica.

Qual é a origem do som?

Uma onda sonora resulta do movimento vibratório das partículas à volta do emissor dosom. No som existe transporte de energia, mas não há transporte de matéria (como emtodas as ondas).

Que tipo de onda é o som?

Onda SonoraOnda Mecânica: precisa de meio material para se propagar.

Onda Longitudinal: a propagação é na mesma direção da vibração.

Como se propaga o som?

O som é uma onda de pressão, pois existem zonas de compressão e rarefação.

Compressões: zonas de maior pressão, onde as partículas de ar se aproximam.

Rarefações: zonas de menor pressão, onde as partículas de ar se afastam.

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O SomO som propaga-se da mesma forma em todos os meios?

VIDEOO som é uma onda que não se propaga no vácuo , pois tendo em conta que é umaonda mecânica, esta necessita de um meio material para se propagar.

A velocidade de propagação do som depende do tipo de meio onde o som viaja.

No geral, o som propaga-se com velocidade, por ordem decrescente, em sólidos(especialmente metais), em líquidos e em gases. Contudo há exceções.

O SomO que é um som puro?

Som Puro ou Simples: som que pode ser descrito graficamentecomo função seno (ou co-seno), ou seja, é onda harmónica.

Um som puro é obtido pela vibração de um diapasão.

Vamos distinguir nos sons puros as seguintes características: a intensidade e a frequência.

Que tipos de sons podemos distinguir de acordo com a sua intensidade?

Intensidade Sonora: está associada à amplitude das ondas. De acordo com aintensidade podemos distinguir sons fortes e sons fracos.

IntensidadeSons Fortes: ondas com uma elevada amplitude.

Sons Fracos: ondas com uma reduzida amplitude.

Som fraco Som forte

Nota: se a amplitude é maior, o som é mais forte, audível a maiores distâncias.

O SomQue tipos de sons podemos distinguir de acordo com a sua frequência?

Altura do Som: de acordo com a altura do som, podemos distinguir sonsgraves (ou baixos) e sons agudos (ou altos).

Altura do SomSons Graves ou Baixos: ondas com uma baixa frequência.

Sons Agudos ou Altos: ondas com uma elevada frequência.

Som agudo Som grave

Nota: quanto maior a frequência do som, mais agudo será este som.

Um som agudo é mais energético que um som grave, porque tem uma maiorfrequência. Contudo, os sons agudos têm uma menor capacidade depropagação , pois como são mais energéticas, são mais facilmente absorvidas.

O SomO que é um som complexo?

Som Complexo : som que resulta da sobreposição de vários sons puros.

Se atiramos várias pedras a um lago, podemos observar os efeitos da sobreposição das ondas.

Que tipos de sobreposições podemos distinguir?

Uma sobreposição é uma combinação/soma de duas ou mais ondas num mesmomeio, produzindo uma onda composta ou complexa .

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Sobreposições

Construtivas: a amplitude da onda final é superior às ondasoriginais. Acontece se as ondas estão em fase (os picos coincidem).

Destrutivas: a amplitude da onda final é inferior às ondas originais.Acontece se as ondas estão desfasadas (picos coincidem com vales).

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O Som

O que nos permite distinguir o som de um piano do som de um violino?

Como todos sabem, é fácil distinguir de “ouvido” os diversos tipos de instrumentos, mesmo se estiverem a tocar a mesma nota. Até distinguimos pessoas pela sua voz.

A característica que é única para o som de cada instrumento ouda voz de cada pessoa é chamada de timbre .

O timbre permite distinguir dois sons com a mesma intensidade efrequência, mas provenientes de instrumentos diferentes.

O SomComo são constituídos os sons complexos?

Os sons complexos são explicados pela sobreposição de um som fundamentale alguns dos seus harmónicos.

O que é o som fundamental? E o que são os harmónicos?

Som fundamental: onda harmónica que corresponde à frequência mínima

que um instrumento é capaz de produzir (tem o maior comprimento de onda).

Um diapasão é um instrumento que apenas emite uma nota, só tem o som fundamental.A guitarra, p.e., emite várias notas. Cada nota é um harmónico do som fundamental.

Som harmónico: onda sonora que têm frequência que é um múltiplo inteiro

da frequência fundamental. A frequência de um som harmónico é igual a:

f = n × f1

f – frequência do harmónico

f1 – frequência do som fundamental

n – n.º inteiro positivo

Imaginemos uma guitarraem que corda vibra a umafrequência fundamental de60 Hz. Então:

O SomTemos a capacidade de ouvir todos os sons?

Espetro Sonoro

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Infrassons: sons de frequência menor à que um humano pode ouvir ( f < 20 Hz).

Sons Audíveis: frequências que um humano é capaz ouvir (20 Hz < f < 20000 Hz).

Ultra-sons: frequências superiores às que um humano pode ouvir ( f > 20000 Hz).

T.P.C. – pág. 170Ex. 7, 9, 10, 26, 27, 30, 34, 42, 44


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