FÍSICA EJA2ª FASE

PROF. NELSON BEZERRA

PROF.a RISÔLDA FARIAS

Unidade IVida e Ambiente

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Aula 4Revisão e Avaliação

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Ondas MecânicasOndas Mecânicas - São aquelas que precisam, necessariamente, de um meio material para se propagarem.Podemos citar como exemplo as ondas que se propagam na superfície da água e as ondas sonoras.

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Classificação das ondasUma onda é um movimento causado por uma perturbação, e esta se propaga através de um meio.Um exemplo de onda é quando joga-se uma pedra em um lago de águas calmas, onde o impacto causará uma perturbação na água, fazendo com que ondas circulares se propaguem pela superfície da água.

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Também existem ondas que não podemos observar a olho nu, como, por exemplo, ondas de rádio, ondas de televisão, ondas ultravioleta e micro-ondas.Além destas, existem alguns tipos de ondas que conhecemos bem, mas que não identificamos normalmente, como a luz e o som.

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Mas o que elas têm em comum é que todas são energias propagadas através de um meio, e este meio não acompanha a propagação.

“Uma onda é capaz de transportar energia sem o transporte de matéria.”

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Conforme sua natureza, as ondas são classificadas em:Ondas Mecânicas: são ondas que necessitam de um meio material para se propagar, ou seja, sua propagação envolve o transporte de energia cinética e potencial e depende da elasticidade do meio. Por isto não é capaz de propagar-se no vácuo. Alguns exemplos são os que acontecem em molas e cordas, sons e em superfícies de líquidos.

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Ondas Eletromagnéticas: são ondas geradas por cargas elétricas oscilantes e sua propagação não depende do meio em que se encontram, podendo propagar-se no vácuo e em determinados meios materiais. Alguns exemplos são as ondas de rádio, de radar, os raios x e as micro-ondas.Todas as ondas eletromagnéticas têm em comum a sua velocidade de propagação no vácuo, próxima a 300 000 km/s.

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Quanto à direção de propagação, as ondas são classificadas como:

• Unidimensionais: que se propagam em apenas uma direção, como as ondas em cordas e molas esticadas;

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Ondas unidimensionais

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Quanto à direção de propagação, as ondas são classificadas como:

• Unidimensionais: que se propagam em apenas uma direção, como as ondas em cordas e molas esticadas;

• Bidimensionais: são aquelas que se propagam por uma superfície, como a água em um lago quando se joga uma pedra;

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Ondas bidimensionais

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Quanto à direção de propagação, as ondas são classificadas como:

• Unidimensionais: que se propagam em apenas uma direção, como as ondas em cordas e molas esticadas;

• Bidimensionais: são aquelas que se propagam por uma superfície, como a água em um lago quando se joga uma pedra;

• Tridimensionais: são capazes de se propagar em todas as dimensões, como a luz e o som.

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Quanto à direção da vibração, as ondas podem ser classificadas como:

• Transversais: são as que são causadas por vibrações perpendiculares à propagação da onda, como, por exemplo, em uma corda.

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Onda transversal

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Quanto à direção da vibração, as ondas podem ser classificadas como:

• Transversais: são as que são causadas por vibrações perpendiculares à propagação da onda, como, por exemplo, em uma corda.

• Longitudinais: são ondas causadas por vibrações com mesma direção da propagação, como as ondas sonoras.

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Onda longitudinal

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Componentes de uma ondaUma onda é formada por alguns componentes básicos que são:Sendo A a amplitude da onda.É denominado comprimento da onda, e expresso pela letra grega lambda (λ), a distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos.

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Componentes de uma ondaUma onda é formada por alguns componentes básicos que são:

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Chamamos período da onda (T) o tempo decorrido até que duas cristas ou dois vales consecutivos passem por um ponto.Frequência da onda (f) o número de cristas ou vales consecutivos que passam por um mesmo ponto, em uma determinada unidade de tempo.

Portanto, o período e a frequência são relacionados por:

f =1T

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A unidade internacionalmente utilizada para a frequência é Hertz (Hz) sendo que 1 Hz equivale à passagem de uma crista ou de um vale em 1 segundo.

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Velocidade de propagação das ondasComo não transportam matéria em seu movimento, é previsível que as ondas se desloquem com velocidade contínua, logo estas devem ter um deslocamento que valide a expressão:

Que é comum aos movimentos uniformes, mas conhecendo a estrutura de uma onda.

ΔS = v . t

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Podemos fazer que ΔS=λ e que Δt=TAssim:

v = ou v= λ • fλ

T

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Sendo esta a equação fundamental da Ondulatória, já que é válida para todos os tipos de onda.

É comum utilizar-se frequências na ordem de kHz (1 quilo-hertz = 1000 Hz) e de MHz (1 mega-hertz = 1000000 Hz)

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Exemplo 2:Determine a velocidade de propagação de uma onda em que a distância entre duas cristas consecutivas é de 20 cm e que tenha uma frequência de 10 kHz.

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PREVIEW

v = λ ∙ƒ↔ v = 0,2 ∙ 10 000 ↔ v = 2000 m/s

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Onda em movimento

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Fenômenos ondulatóriosOs principais fenômenos ondulatórios são:

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Fenômenos ondulatóriosOs principais fenômenos ondulatórios são:reflexão,

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Fenômenos ondulatóriosOs principais fenômenos ondulatórios são:reflexão, refração,

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Fenômenos ondulatóriosOs principais fenômenos ondulatórios são:reflexão, refração, difração,

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Fenômenos ondulatóriosOs principais fenômenos ondulatórios são:reflexão, refração, difração, dispersão,

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Fenômenos ondulatóriosOs principais fenômenos ondulatórios são:reflexão, refração, difração, dispersão, interferência e

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Fenômenos ondulatóriosOs principais fenômenos ondulatórios são:reflexão, refração, difração, dispersão, interferência e ressonância.

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Ondas mecânicas: Velocidade da onda na cordaQualidades fisiológicasAs qualidades fisiológicas são as três qualidades diversas que o ouvido humano normal é capaz de distinguir no som: • A intensidade auditiva ou a sonoridade;• Altura ou tom;• Timbre.

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Fenômenos ondulatóriosReflexãoMudança de direção da onda ao encontrar um obstáculo. Assim como na óptica: ângulo de incidência = ângulo refletido. Ela acontece quando uma onda atinge uma região que separa dois meios e retorna, se propagando no mesmo meio anterior.O fenômeno da refração pode ser facilmente observado quando visualizamos um lápis no interior de um copo com água.

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Fenômenos ondulatóriosReflexão de ondas sonorasEcoO eco acontece quando o som refletido retorna após o som original ser extinto totalmente.

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Fenômenos ondulatóriosDifraçãoO desvio sofrido por ondas ao passarem por um obstáculo, tal como as bordas de uma fenda em um anteparo. Propriedade da onda contornar obstáculos. Ocorre com todas as ondas e nenhuma característica física é alterada.

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Fenômenos ondulatórios Ressonância É um fenômeno pelo qual um sistema oscilante começa a vibrar, com amplitudes maiores do que as normais ao receber uma energia externa de frequência natural do mesmo.Todos os corpos possuem uma frequência natural de vibração.Quando uma fonte externa coincide com essa frequência, a amplitude do sistema aumenta.

7 de novembro de 1940

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Exemplo de ressonância

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Ondas mecânicas: Velocidade da onda na cordaA velocidade de propagação da onda depende da densidade linear da corda e da intensidade da força de tração, conforme a fórmula de Taylor.

Em que: T = força de tração na corda;

μ=m/l = densidade linear da corda

v = ou v = → v =Fμ

Fm/l

Tμ

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Exemplo 1:Uma corda de comprimento 3 m e massa 0,12 kg é mantida tensa sob ação de uma força de intensidade 100 N. Determine a velocidade de propagação de um pulso nessa corda.

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Resolução:

Dados:l = 3 mm = 0,12 kg v = , onde μ = m/lT = F = 100N

v = Tμ

Tμ

Tm/l

1000,12/3

1000,04 → v = → v = → v =

v = 2500 = 50m/s

PREVIEWREVISÃO 2

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Qualidades fisiológicasAs qualidades fisiológicas são as três qualidades diversas que o ouvido humano normal é capaz de distinguir no som: • A intensidade auditiva ou a sonoridade;• Altura ou tom;• Timbre.

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Intensidade auditiva ou a sonoridadeA intensidade é uma característica do som que está relacionada à energia de vibração da fonte que emite as ondas. Esta intensidade é considerada a qualidade que faz com que o ouvido possa distinguir um som forte de um som fraco. Som fraco - baixa força. Som forte - alta força.

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Altura ou tomA altura é uma característica do som que nos permite classificá-lo em grave ou agudo. Essa propriedade do som é caracterizada pela frequência da onda sonora. A altura é considerada a qualidade que faz com que o ouvido possa distinguir um som baixo (grave) de um som alto (agudo).

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Altura ou tomSom baixo (grave) - baixa frequência. Som alto (agudo) - alta frequência.Comparando sons pelas suas alturas (frequências médias)

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O timbre é a característica sonora que permite distinguir sons de mesma frequência e mesma intensidade, desde que as ondas sonoras correspondentes a esses sons sejam diferentes. Por exemplo: dois aparelhos musicais, violão e violino, por exemplo, podem emitir sons com a mesma frequência, mas com timbres diferentes, pois as ondas sonoras possuem formas diferentes.

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Assistindo um musical

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Exemplo 2Um homem assiste a um musical dentro de um teatro que possui ótimo isolamento acústico. Ao ouvir o som de um piano, violão e violino tocando a mesma nota musical, o homem teve condição de distinguir cada um dos instrumentos. Qual é a qualidade das ondas sonoras que permitiu tal distinção?

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O timbre é a característica das ondas sonoras que permite a distinção de fontes sonoras mesmo que estas emitam sons de mesma intensidade e frequência. Isso é possível porque cada instrumento produz ondas sonoras em um formato característico.

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