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Carregado porLucas Sabadini
Ondas eletromagnéticas
O documento analisa ondas, definindo suas características, classificações e propriedades, com exemplos relativos a ondas sonoras e eletromagnéticas. Ele aborda a propagação de diferentes tipos de ondas, como ondas de rádio, micro-ondas e raios X, e detalha o espectro eletromagnético e suas aplicações práticas. Além disso, fornece referências e links para estudos adicionais sobre o tema.
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Ondas eletromagnéticas
- 1. LUCAS MARTINS SABADINI MATEUSBONI DIAS MATEUS MATIAS CRIADO OTAVIO DA SILVA CAVALCANTE WANDER PEREIRA
- 2. 1. DEFINIÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3.DIMENSÃO 4. PROPAGAÇÃO 5. NATUREZA 6. CARACTERÍSTICAS 7. PROPRIEDADES 8. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 9. ONDAS DE RÁDIO 10. MICRO-ONDAS 11. LUZ VISÍVEL 12. ULTRAVIOLETA 13. RAIOS X 14. RAIOS GAMA 15. REFERÊNCIAS ROTEIRO 2
- 3. • Onda éum movimento causado por uma perturbação; • Se propaga através de um meio. Exemplo: quando joga-se uma pedra em um lago de águas calmas, o impacto causará uma perturbação na água, fazendo com que ondas circulares se propagem pela superfície da água. • Existem vários tipos de ondas: luz, rádio, televisão, ultravioletas, som, raios x, etc. Ondas DEFINIÇÃO Vídeo 1 – Ondas carregam toda a informação do universo - O Universo Conectado Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=fnHfWwpRlsg 3
- 4. UNIDIMENSIONAIS: Se propagam emapenas uma direção. Exemplo: ondas formadas numa corda. Ondas CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO Figura 1 – Ondas unidimensionais Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm 4
- 5. BIDIMENSIONAIS Se propagam aolongo de um plano. Exemplo: ondas formadas na superfície de um lago. Ondas CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO Figura 2 – Ondas bidimensionais Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm 5
- 6. TRIDIMENSIONAIS Se propagam emtodas as direções. Exemplo: ondas sonoras, ondas eletromagnéticas. . Ondas CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO Figura 3 – Ondas tridimensionais Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm 6
- 7. LONGITUDINAIS Figura 4 –Direção de vibração e propagação de ondas longitudinais Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica Ondas CLASSIFICAÇÃO - PROPAGAÇÃO São ondas causadas por vibrações com mesma direção da propagação, como as ondas sonoras. 7
- 8. TRANSVERSAIS Ondas CLASSIFICAÇÃO -PROPAGAÇÃO São as que são causadas por vibrações perpendiculares à propagação da onda, como, por exemplo, em uma corda: Figura 5 – Direção de propagação ondas transversais Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica 8
- 9. MECÂNICA Ondas CLASSIFICAÇÃO -NATUREZA Vídeo 2 – Ondas sonoras – Conceitos básicos Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=s2kCo-YCsf0 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. Exemplos são os que acontecem em molas e cordas, sons e em superfícies de líquidos. 9
- 10. ELETROMAGNÉTICA Ondas CLASSIFICAÇÃO -NATUREZA 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. Figura 6 – Ondas eletromagnéticas Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica 10 Vídeo 3 – Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_eletromagn%C3%A9tico
- 11. • Os pontosmais altos da curva sinusoidal são denominados picos. • A parte mais alta de uma onda, na direção positiva é denominada crista. • A direção negativa é chamada de cavado. • A parte da frente da onda, no sentido do deslocamento, é denominada bordo anterior. • A parte de trás da onda é o bordo posterior. Figura 7 – Nomenclatura da Onda Sinusoidal Fonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas Ondas CARACTERÍSTICAS Vídeo 4 – Onda Senoidal Fonte: http://www.politicaysociedad.net/ 11
- 12. Figura 8 –Terminologia da Onda Eletromagnética Fonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas Ondas PROPRIEDADES • Ciclo é a sequência completa de valores, de crista a crista, de cavalo a cavalo, ou de nulo a nulo. • Comprimento da onda é a distância horizontal de crista a crista, ou de cavalo a cavalo consecutivos. É medido em metros e seus submúltiplos. A distância percorrida pela energia durante um ciclo é o comprimento da onda. • Amplitude da onda é a distância vertical entre um ponto da onda e a linha zero (eixo dos X); é, assim, a altura da onda e indica a sua intensidade (força) no ponto considerado. • Período da onda é o tempo gasto para completar um ciclo. 12
- 13. Figura 9 –Dois Ciclos da Curva Sinusoidal, Mostrando as Amplitudes da Onda a Cada 30º de Fase Fonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas Ondas PROPRIEDADES • Frequência (f) é o número de ciclos completados na unidade de tempo. Em se tratando de ondas eletromagnéticas, a unidade de tempo normalmente usada é o segundo. Na faixa de rádio do espectro eletromagnético, as frequências são medidas em Hertz (Hz), que corresponde a 1 ciclo por segundo. • Fase é a quantidade que um ciclo progrediu desde uma origem especificada. É geralmente medida em unidades angulares, correspondendo um ciclo completo a 360º. A fase alcança 90º na crista da onda; 180º quando a amplitude é novamente zero; 270º no cavado e 360º quando volta de novo a zero. • Se tivermos duas ondas com o mesmo ângulo de fase, diremos que as mesmas estão em fase. Se os ângulos de fase forem diferentes, com relação a uma origem comum, diz-se que as ondas estão fora de fase, ou defasadas. 13
- 14. Ondas PROPRIEDADES • Paracalcular a velocidade das ondas de energia eletromagnética devem ser consideradas as características do meio através do qual se deslocam. • Maxwell descobriu velocidade de propagação das ondas, aproximadamente 3x108 m/seg, ou 300.000 km/seg. • Pela própria definição de frequência da onda eletromagnética (número de ciclos completados na unidade de tempo), pode-se concluir que o comprimento de onda será tanto menor quanto maior for a frequência. • Assim, o valor do comprimento de onda está diretamente relacionado à frequência e à velocidade de propagação. A Frequência é medida em Hertz (ciclos/seg). Assim, o comprimento de onda em metros será: l = 14
- 15. Ondas Eletromagnéticas PROPRIEDADES •Cada frequência eletromagnética é irradiada em um comprimento de onda próprio, ou seja, a cada frequência corresponde um determinado comprimento de onda. • O conjunto total das frequências das radiações eletromagnéticas constitui o espectro eletromagnético, ou espectro de frequências. • Uma onda eletromagnética depende, sobretudo, da sua frequência e do correspondente comprimento de onda. Vídeo 5 – Quer que desenhe Espectro eletromagnético Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=3po0Ek5aPKE 15
- 16. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO Figura10 – Espectro Eletromagnético Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Espectro_eletromagn%C3%A9tico 16
- 17. Ondas Eletromagnéticas ONDASDE RÁDIO • São também denominadas ondas hertzianas e popularmente conhecidas como ondas de radiofrequência ou simplesmente ondas de rádio. • Podem ser produzidas por correntes elétricas de que oscilam rapidamente (ou seja, correntes elétricas de alta frequência) em um condutor (como uma antena); • A faixa das frequências apropriadas para utilização em transmissões de rádio é denominada de espectro das ondas de rádio ou faixa de rádio frequências; • Estende-se de 10 kHz (10.000 ciclos/segundo) a 300.000 MHz (300.000 megaciclos/segundo); Vídeo 6 – Sistema de Rádio AM-FM (Adaptado) Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Onda_de_r%C3%A1dio • Principais aplicações: transmissões de rádio e televisão, telefonia móvel, áudio, vídeo, radionavegação, serviços de emergência e transmissão de dados por rádio digital, tanto no âmbito civil como militar. Também são utilizadas por radioamadores; 17
- 18. Ondas Eletromagnéticas MICRO-ONDAS •São ondas de alta frequência, do mesmo tipo das ondas de rádio, porém muito curtas; • Não são fonte de calor, mas sim de energia, tem comprimento de onda de 1 mm a 300 mm, frequência de 109 Hz até 1011 Hz; • Possuem principal aplicação em telecomunicações, telefonia e de televisão, Bluetooth, WIFI, WiMAX, radares; • Porém a aplicação mais conhecida é o Forno de Micro-Ondas, que usa um gerador de micro- ondas do tipo magnetron para produzir micro-ondas em uma frequência de aproximadamente 2,45 GHz para cozinhar os alimentos. Vídeo 7– Fi5ica Explica - Como funciona o forno de micro-ondas? http: https://www.youtube.com/watch?v=Gc5xbEQ1QTY • Esse processo faz com que as moléculas de água e outras substâncias presentes nos alimentos vibrem. Esta vibração cria um calor que aquece o alimento. 18
- 19. Ondas Eletromagnéticas INFRAVERMELHO •Foi descoberta em 1800 pelo astrônomo inglês William Herschel; • Ele colocou um termômetro de mercúrio no espectro obtido por um prisma de cristal para medir o calor emitido por cada cor. Assim descobriu que o calor era mais forte ao lado do vermelho do espectro, observando que ali não havia luz; • Não é percebida na forma de luz pelo olho humano, mas pelo calor, através de terminações nervosas da pele, conhecidas como termorreceptores; • Quanto mais alta a temperatura do objeto maior será a radiação infravermelha emitida; • As câmeras termográficas infravermelhas produzem imagens visuais dessa radiação e podem calcular medições precisas de temperatura sem contato com o objeto. Figura 11– Electromagnetic Spectrum Infographichttp (adaptado) https://infograph.venngage.com/p/19023/electromagnetic-spectrum-infographic 19
- 20. Ondas Eletromagnéticas ESPECTROVISÍVEL • Também chamada de espectro óptico, é a porção do espectro eletromagnético cuja radiação é composta por fótons capazes de sensibilizar o olho humano; • Isaac Newton percebeu que a luz se propagava em linha reta e descobriu, também, que, ao atravessar um prisma de vidro, a luz solar branca sofria dispersão e se decompunha, nas cores do arco-íris; • A velocidade de propagação da luz é de 3,0 x 108 m/s; Figura 12 – Prisma refletindo a luz (adaptado) Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica Vídeo 8 – Dispersão da Luz granular (conceitual) Fonte: https://gifsdefisica.wordpress.com/otica/ 20
- 21. Ondas Eletromagnéticas ULTRAVIOLETA •Possui um comprimento de onda de 200 a 400nm • Sua frequência é maior que a luz visível (daí o nome ultravioleta, pois o violeta é a cor de maior frequência que a visão humana consegue enxergar); • É a radiação mais energética emitidas pelo sol, por isso apresenta mais perigos para diversas formas de vida da superfície terrestre; • Mas, felizmente, contamos com uma importante proteção contra os malefícios provocados pela incidência desses raios, que é a camada de ozônio (O3); • A radiação ultravioleta pode ser classificada em três tipos: UVA, UVB e UVC. Figura 13 – Divisão dos Raios Ultravioleta Fonte: http://raios-ultravioleta.info/o-que-sao-raios-ultravioleta.html 21
- 22. Ondas Eletromagnéticas RAIOSX • A primeira radiografia da história ocorreu em 1895, feita pelo físico alemão Wilheelm Conrad Rontgen, lhe rendendo o prêmio Nobel de física em 1901; Vídeo 9 – Raio X de punho e mão Fonte: http://www.megacurioso.com.br/gifs-animados/45269 -veja-gifs-surpreendentes-de-raios-x-de-articulacoes-em-movimento.htm • Foi através do estudo da luminescência por raios catódicos num tubo de Crookes que Conrad descobriu os Raios X; • Essa denominação X foi usada pois não se conhecia a natureza da luz descoberta; • São capazes de atravessar tecidos de baixa densidade como a carne humana, mas não tecidos de densidade maior, como o tecido ósseo; • Os elétrons com energia são acelerados e então emitem ondas eletromagnéticas que são os raios X; • Sua principal aplicação é na medicina, através de radiografias. 22
- 23. Ondas Eletromagnéticas RAIOSGAMA • São produzidos por elementos químicos radioativos, como o urânio ou o polônio; • Apresentam comprimentos de onda muito baixos, da ordem de picômetros (10−12), aumentando seu poder de penetração; Figura 14 – Penetração de raios Alfa, Beta e Gama Fonte: https://murlocks.files.wordpress.com/2012/09/tiposrad_bio-bcg.png • A radiação gama é produzida pela transição de um estado excitado para um de menor excitação, porém no núcleo; • É comum ter-se uma emissão Alfa seguida por uma Gama, ou uma emissão Beta seguida por uma Gama; • A radiação Alfa é barrada facilmente por uma folha de papel; a Beta, por uma chapa de alumínio, e a Gama, por uma chapa grossa de chumbo; • Possui aplicação na esterilização de equipamentos médicos e hospitalares, assim como em determinados alimentos. 23
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