Unidade 2Comunicações

2.1. Comunicação de informação a curtas distâncias

Transmissão de sinais

• Chama-se sinal a qualquer perturbação que seja usada para comunicar (transmitir uma mensagem).

Emissor Receptor

A propagação de um sinal. Ondas mecânicas• Uma onda é a propagação de uma perturbação de uma região para

outra do espaço.

• As ondas que necessitam de um meio material para a sua propagação são designadas por ondas mecânicas.

Exemplos: ondas sonoras, ondas sísmicas, ondas do mar.

• As ondas electromagnéticas não necessitam de um meio material para se propagarem, isto é, propagam-se no vazio.

A propagação de um sinal. Ondas mecânicas• Em qualquer fenómeno ondulatório existe sempre uma perturbação inicial que altera localmente uma propriedade física do meio.

• Esta alteração é transmitida para outra região do espaço e chegará a um ponto após algum tempo.

Ondas sísmicas

Tipos de ondas

Onda longitudinal Onda transversal

• Onda longitudinal: a perturbação avança na mesma direcção em que foi produzida.

Tipos de ondas

• Onda transversal: a perturbação é provocada perpendicularmente à direcção em que se vai propagar.

Tipos de ondasOnda longitudinal Onda transversal

Zonas de rarefacção

Zona de compressão

Vales/ventresCristas

• A propagação de uma onda mecânica consiste numa sucessão de perturbações no meio em torno de uma posição de equilíbrio.

Propagação de uma onda mecânica

• Não há deslocamento de partículas do meio na direcção de propagação, apenas oscilações em torno da posição de equilíbrio.

Som e Luz Som Radiação electromagnética

Propaga-se através de ondas sonoras.

As ondas sonoras podem ser de dois tipos, dependendo do meio:- gases: longitudinal;

- sólidos: longitudinal ou transversal.

Necessita de um meio material para se propagar. É uma onda mecânica.

Propaga-se através de ondas electromagnéticas.

As ondas electromagnéticas são ondas transversais.

Não necessita de um meio material para se propagar, ou seja, propaga-se no vazio.

Uma onda é um modo de transferir energia

• Uma onda transporta energia. Transferindo energia, um movimento ondulatório permite transmitir energia.

• A velocidade de propagação depende das propriedades físicas do meio e não depende da quantidade de energia transferida inicialmente.

Onda periódica• Quando uma onda resulta da emissão de um sinal repetido

em intervalos regulares, diz-se que estamos perante uma onda periódica.

• A onda sinusoidal ou harmónica é a onda periódica mais simples:

Onda sinusoidal ou harmónica• Um sinal harmónico ou sinusoidal é um sinal periódico expresso

matematicamente pela função:

)sin( tAy

• As funções trigonométricas senos e co-senos são chamadas funções harmónicas. Por isso, os movimentos descritos pela lei y = A sin (t) são chamados harmónicos.

Unidades S.I.

Y – Elongação (afastamento em relação à posição de equilíbrio. O seu valor máximo coincide com A e o mínimo com - A) metrosA – Amplitude das oscilações metros- frequência angular (pulsação) rad s-1

t – tempo s

Onda sinusoidal – características e periodicidade

f 2

• Uma sinusoidal possui uma periodicidade no tempo, igual ao período (T) de vibração da fonte sonora.

• Uma onda sinusoidal possui uma periodicidade no espaço de valor igual ao comprimento de onda ().

• Embora iniciem o movimento oscilatório em instantes diferentes, passado algum tempo, todas as partículas se encontram a vibrar com a mesma frequência. Essa frequência corresponde à frequência do emissor.

T 2

Características das ondas

Grandeza física

Símbolo

Unidade SI Definição Representaç

ão

Amplitude A m Máximo afastamento em relação à posição de equilíbrio

Comprimento de onda m

Distância entre duas partículas na mesma fase de vibração / Distância que a onda se

propaga num período

Período T s Tempo que uma partícula demora a executar uma vibração completa.

Frequência f Hz Número de vibrações que uma partícula efectua numa unidade de tempo.

Características das ondas

• O valor do comprimento de onda depende de:- propriedades do meio (as propriedades físicas do

meio impõem uma determinada velocidade de propagação).

- características da fonte (frequência da fonte).

fv

Sinal de curta e longa duração

• Os sinais podem ser de curta duração – a que se chama pulso – ou de longa duração.

• Um pulso é uma perturbação produzida num dado instante.• O sinal de curta duração é uma onda solitária e resulta da

propagação de um só pulso.• O sinal de longa duração ou contínuo é uma onda persistente e

resulta da propagação de pulsos contínuos.

Fonte sonoraÉ o corpo que vibra e produz o som.

Propagação do sinal sonoro Receptor

Ouvido

O sinal sonoro é a propagação de uma vibração de um meio mecânico por sucessivas compressões (zonas com maior densidade de moléculas) e rarefacções (menor densidade de moléculas). A onda sonora é uma onda de pressão.

1. Intensidade É a propriedade do som que nos permite distinguir entre sons fortes e sons fracos.

Relaciona-se directamente com a amplitude da onda sonora.

Som fraco (pouco intenso)

A amplitude da onda sonora é pequena.

Som forte (muito intenso)

A amplitude da onda sonora é grande.

2. Altura É a propriedade do som que nos permite distinguir um som agudo (alto) de um som grave (baixo).

Relaciona-se directamente com a frequência da onda sonora.

Som agudo (alto)

A frequência da onda sonora é grande

Som grave (baixo)

A frequência da onda sonora é pequena

3. Timbre Propriedade do som que permite distinguir dois sons com a mesma altura e intensidade, produzidos por fontes sonoras diferentes.

Som puro ou simplesO diapasão produz um som puro, ou seja, um som constituído por ondas com uma só frequência.

Sons complexosOs sons emitidos pelos instrumentos musicais são constituídos por ondas sonoras com várias frequências. Designam-se por sons complexos.

Ao som predominante - som fundamental – corresponde a onda de menor frequência. Os outros sons que o acompanham, de maior frequência, designam-se por sons harmónicos.

Som fundamental HarmónicosSom resultante

t

x