Docente:Benjamim Medeiros

Comunicação da Informação aCurtas Distâncias

http://sites.google.com/site/benjamimfq/ benjamimfq@gmail.com

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.

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.

Pág. 142

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.

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 .

Pág. 152

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).

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

pág. 149

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