Unidade 7

Ondas, som e luz

ONDA

• É uma perturbação ou oscilação que sepropaga pelo meio (ar, água, sólido) e novácuo (ondas eletromagnéticas).

– Ex: Abalos sísmicos, ondas do mar, ondas de radio,luz e som.

CARACTERÍSTICAS DA ONDA

• Amplitude: altura da crista em relação ao eixode oscilação.

• Comprimento de onda: distância entre doisvales ou duas cristas consecutivas.

• Período: Tempo necessário para que ocorrauma oscilação completa.

• Frequência: número de oscilações completasque uma onda realiza em um intervalo detempo.– É medida em Hertz (Hz): nº de oscilações por

segundo

NATUREZA DAS ONDAS

Ondas transportam energia, e não matéria!

ONDAS MECÂNICAS

• Propagam em meio material (ar, água, sólidos)

• Não se propagam no vácuo

• Quanto maior a amplitude, maior a energia transportada

– Ex: Som (ondas sonoras)

ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

• Se propagam tanto em meio material como no vácuo

• No vácuo, possuem velocidade constante de aproximadamente 300 000 km/s.

– Ex: a luz, microondas, ondas de rádio

– A radiação solar é uma onda eletromagnética que atravessa o vácuo até chegar na Terra

DIREÇÃO DE VIBRAÇÃO

• Transversais: Perpendicular à propagação.

*As ondas eletromagnéticas são transversais

• Longitudinais: Mesma direção de propagação.

*As ondas sonoras são longitudinais

SOM

• O som é uma onda mecânica

• Não se propaga no vácuo

• É uma onda longitudinal

• A propagação ocorre em qualquer meio material sólido, líquido ou gasoso. Porém sua velocidade depende da densidade do meio.

– Quanto mais denso for o meio, maior será a velocidade de propagação

– Velocidade de propagação so som:

• No ar: 340 m/s

• Na água: 1.450 m/s

• No aço: 5.000 m/s

A AUDIÇÃO HUMAMA

• Somos capazes de perceber sons nas frequências de 20 a 20.000 Hz

– Infrassons: abaixo de 20 Hz

– Ultrassons: acima de 20.000 Hz

• O limite de audição de outros animais varia

– Golfinho: 200 a 150.000 Hz

– Elefantes: 5 a 12.000 Hz

– Cão: 50 a 45.000 Hz

CARACTERÍSTICAS DO SOM

• Intensidade: quantidade de energiatransportada pela onda sonora. É como sefosse o volume do som.

• É medida em debibéis (Db)

• Quanto maior a amplitude da onda maior a intensidadedo som.

• Quanto maior a intensidade sonora, maior o risco delesão auditiva.

• Altura: são os graves (baixos) e agudos(altos).

• Sons graves têm frequências menores

• Sons agudos têm frequências maiores

A voz dos homens é geralmente grave, com frequência de100 a 200 Hz. Já a das mulheres é aguda, com frequência de 200a 400 Hz.

• Timbre: Qualidade que nos permite diferenciar porexemplo dois instrumentos tocando a mesma nota,na altura e intensidade.

– Ex: um violino e uma guitarra, por exemplo.

Luz

CARACTERÍSTICAS DA LUZ

• As ondas eletromagnéticas, incluindo a luz,propagam-se no vácuo com a mesmavelocidade: aprox. 300 000 km/s.

• Essa é a maior velocidade possível noUniverso.

• A velocidade diminui quando propagada em meio material, como ar, água ou sólido.

FONTES DE LUZ

• Fonte de luz primária: emite luz própria

– Sol

– Lâmpada

• Fonte de luz secundária: refletem a luz que recebem de outro corpo

– Planetas

– Maioria dos objetos

MEIO DE PROPAGAÇÃO DA LUZ

• Meio transparente: Visualização nítida

– Ex: Água límpida, ar, vidro transparente

• Meio translúcido: Não ocorre a visualização nítida

– Ex: Vitrais coloridos

• Meio opaco: Não há passagem dos raios de luz

– Ex: Madeira, concreto

Dispersão da luz

Como vemos as cores?

• Ao incidir sobre uma superfície, a luz pode atravessá-la diretamente, ser absorvido ou refletida.

• Uma fonte de luz secundária (por exemplo uma cadeira) pode ser observada pela luz refletida, que é recebida pelos nossos olhos e interpretada pelo nosso cérebro.

• Um corpo que não reflete luz ou que absorve toda a luz não é visível.

Branco: Reflete todas as cores

Preto: Absorve todas as cores

Óptica Geométrica

• No estudo da óptica, a trajetória da luz é representada por um traço orientado por uma seta, chamado de raio de luz. Este é apenas um modelo teórico, pois não podemos isolar somente um raio de luz.

Óptica Geométrica: 3 Princípios Fundamentais

• Propagação retilínea dos raios luminosos

• Independência dos raios luminosos

• Reversibilidade dos raios luminosos

Reflexão luminosa

• Reflexão regular

• Reflexão difusa

Formação de imagem

• Espelho plano: Fiel à imagem original

• Espelho esférico: Modificam a forma e a dimensão da imagem original.

– Espelho Côncavo: Imagem invertida e maior• Maquiagem

– Espelho Convexo: Imagem menor• Ônibus, elevadores, retrovisores

Refração da luz

• Velocidade da luzno vácuo = Maiordo Universo!

• Ao se propagar emmeios materiais(água, ar e sólidos),perde velocidade.

Para salvá-lo é melhor fazer o caminho mais curto ou o mais rápido?

Mais curto...

Mais rápido...

E neste caso? Qual o caminho mais curtoe o mais rápido?

O que é refração??

Fenômeno que provoca desvio na direção da luz.

Índice de Refração

• Indica quanto um meio altera a velocidade da luz!

c = 300 0000 km/s (velocidade da luz no vácuo)

v = velocidade após sofrer refração

n = índice de refração

Lentes Esféricas

Visão Humana

Muitas pessoas têm problemas de visãoporque a forma dos olhos compromete seudesempenho. Felizmente, a maioria dessesproblemas podem ser corrigidos com lentes.

Os problemas mais comuns são miopia,hipermetropia, astigmatismo e presbiopia.

Miopia

• Bulbo do olho mais longo do que o normal

• Imagem converge antes da retina

• Objetos distantes sem nitidez

• Enxerga bem objetos próximos

• Correção é feita com lentes divergentes

Miopia

Hipermetropia

• Bulbo do olho mais curto do que o normal

• Imagem se forma depois da retina

• Dificuldade de enxergar objetos próximos

• Enxerga bem objetos distantes

• Correção é feita com lentes convergentes

Hipermetropia

• Astigmatismo: Curvatura ovalada da córnea, ao invés de esférica, causando visão distorcida.

• Presbiopia: Vista cansada. Pode surgir com o passar dos anos.

• Daltonismo: Deficiência na visão das cores. Em grau mais severo, enxergam apenas preto e branco.

Instrumentos Ópticos

Na tentativa de melhorar os mecanismosde visão, o ser humano criou instrumentoscapazes de nos tornar aptos a enxergar além doque os olhos conseguem ver...

Ilusões de Óptica