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Bem-vindos ao
“Mundo das Ondas”!!!
Ondas
• Uma onda é uma perturbação oscilante no espaço e
periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada
pelo comprimento de onda e a periodicidade no tempo é
medida pela frequência da onda, que é o inverso do seu
período. Estas duas grandezas estão relacionadas pela
velocidade de propagação da onda.
Exemplos de ondas:
• Ondas do mar - que são perturbações que se propagam através da
água.
• Som – Ondas Sonoras – são ondas mecânicas que se propagam
através do ar, líquidos e sólidos, que é de uma frequência detectada
pelo sistema auditivo. Uma onda similar é a onda sísmica presente
nos terramotos.
• Luz, Ondas de rádio, Raio Xs, etc. - são ondas eletromagnéticas.
Neste caso a propagação é possível sem um meio físico, isto é,
através do vácuo.
Periodicidade das ondas
Características das ondas
• Período (T) - é o intervalo de tempo que a onda demora a
fazer uma oscilação completa (s).
• Comprimento de onda (λ) – é igual à distância entre dois
pontos consecutivos onde a onda se repete com as
mesmas características (duas cristas ou dois vales
consecutivos) (m).
• Frequência (f) – número de vibrações de uma partícula por
segundo (Hz).
• Amplitude (A) – é a distância máxima entre a posição
de equilíbrio e uma crista ou um vale (ventre) (m).
Comunicações a
longas distâncias
A radiação
electromagnética na
comunicação
As ondas electromagnéticas são utilizadas nas
comunicações a curtas e a longas distâncias, pois
deslocam-se em meios materiais e no vazio e não
são absorvidas pelo ar, não “perdem” intensidade
ao longo da sua trajectória de propagação. Estas
podem ser ondas de rádio, microondas e radiação
visível.
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Ondas electromagnéticas consiste na propagação
de um campo eléctrico ( E ) e de um campo
magnético ( B ), perpendiculares entre si. É uma
onda transversal porque se propaga numa
direcção perpendicular à oscilação dos campos
eléctrico e magnético.

8m
Km
v Luz no vazio  300 000
 3,0 10
s
s
Produção de ondas rádio
Para comunicar à distância é necessário
converter as ondas sonoras em ondas
rádio. A produção de ondas rádio só foi
possível a partir dos trabalhos, sobre o
electromagnetismo, realizados por
alguns cientistas:
Hans Christian
Oersted
(1777-1851)
• Descobriu o
electromagnetismo
através dos efeitos
magnéticos da
corrente eléctrica.
Michael Faraday
(1791-1867)
• Aprofundou o
conhecimento sobre o
electromagnetismo e
descobriu que um
campo magnético pode
originar uma corrente
eléctrica – Indução de
corrente eléctrica.
• Estudou as linhas de
campo.
James ClerK Maxwell
(1831-1879)
• Descobriu a relação entre
os fenómenos eléctricos e
magnéticos e estabeleceu
quatro equações –
equações de Maxwell –
que resumem os
conhecimentos de
electromagnetismo, até
então conhecidos.
• Afirmou que a luz é uma
onda electromagnética.
Heinrich Rudolf Hertz
(1857-1894)
• Confirmou experimentalmente
as equações de Maxwell.
• Conseguiu produzir ondas
electromagnéticas a partir de
circuitos eléctricos.
• Conseguiu transmitir ondas
electromagnéticas à distância,
construindo antenas
receptoras de ondas
electromagnéticas – ondas
rádio.
Guglielmo Marconi
(1874-1937)
• Com
base
nos
trabalhos de Hertz,
sobre a produção de
ondas
de
rádio,
conseguiu transmitir um
sinal a longa distância,
o que lhe permitiu
inventar a telegrafia
sem fios e os serviços
telefónicos
intercontinentais,
Europa-América.
Afinal como se
faz a comunicação?
Falando!
Transmissão de sinais:
Sinal Analógico e Sinal Digital
A comunicação faz-se através de sons e imagens que
podem ser:
A. Sinais Analógicos – são originados por uma
grandeza que varia de um modo contínuo e suave,
ao longo do tempo.
Exemplos:Cassete áudio ou vídeo.
B. Sinais Digitais – são originados por uma função
discreta, função descontínua, manifestando-se por
unidades discretas, por exemplo, através dos
valores 1 e 0.
Exemplos: CD ou DVD.
NOTA: O sinal analógico, durante a sua
propagação, pode sofrer alteração da sua forma
devido à DISTORÇÃO, transmissão imperfeita
através
das
antenas,
INTERFERÊNCIA,
sobreposição de outros sinais, ou RUÍDO,
deformação devido a situações imprevisíveis,
tais como as condições atmosféricas.
O sinal digital não é tão afectado pelo ruído
durante a transmissão, logo pode-se converter
um sinal analógico num sinal digital (e viceversa), que depois volta a ser convertido em
analógico.
Ondas portadoras e
modelação em amplitude e
em frequência
Para comunicar informação de um
emissor para uma antena receptora a
onda electromagnética tem que ter
uma frequência elevada, para originar
uma tensão, oscilação das cargas
eléctricas na antena receptora. Assim:
1º Há transformação do som e/ou imagem em
sinais eléctricos, num microfone ou câmara de
filmar – SINAIS ELÉCTRICOS PRIMÁRIOS.
2º Para chegarem ao receptor têm que se
transformar em ondas electromagnéticas de
frequência elevada – ONDA PORTADORA – que
transporta a informação.
3º A onda electromagnética tem que sofrer
alterações nas suas características, a onda é
MODULADA, isto é, consiste na combinação das
características
da
onda
electromagnética,
frequência e amplitude, com as características do
sinal a transmitir. Esta modulação é feita através
de sinais eléctricos.
A modulação pode ser feita em:
AMPLITUDE (AM) – é o sinal correspondente à
informação que modifica a amplitude da onda
portadora. A envolvente da onda portadora tem a
forma idêntica à do sinal que transporta.
A onda resultante é mais sensível a alterações durante
a sua propagação.
Na modulação da amplitude da onda só se altera a
amplitude permanecendo constante a frequência.
A modulação pode ser feita em:
FREQUÊNCIA (FM) – é o sinal correspondente à
informação que modifica a frequência da onda
portadora, associando frequências elevadas da
onda portadora a amplitudes elevadas do sinal e
as baixas frequências a pequenas amplitudes.
Na modulação em frequência altera-se
a frequência da onda portadora, mas a
amplitude permanece inalterada.
A
modulação
das
ondas
electromagnéticas
permite
a
propagação do sinal a larga distância,
mas para se conhecer a mensagem
transmitida é necessário desmodulá-la.
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A modulação ocorre no emissor
ou transmissor e a desmodulação
no receptor
No Transmissor:
- o sinal sonoro é convertido em sinal eléctrico;
- o sinal eléctrico é ampliado;
- há produção de ondas rádio de elevada
frequência, ondas portadoras, utilizando correntes
alternadas;
- verifica-se a modulação da onda portadora;
- a onda moduladora é ampliada e transmitida
através de antenas.
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Na Atmosfera:
- as ondas com maior comprimento de onda propagam-se
directamente do emissor para o receptor;
- as ondas com menor comprimento de onda propagam-se
através de sucessivas reflexões.
No Receptor:
- captação da onda modulada através de antenas;
- selecção da onda modulada com a frequência
desejada;
- desmodulação da onda, separando o sinal da onda
portadora;
- conversão do sinal eléctrico que contém a informação
em sinal sonoro, através do altifalante;
- ampliação do sinal sonoro.
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Na comunicação da informação a curtas distâncias utilizam-se altifalantes
e microfones, são os dois extremos do sistema sonoro.
O MICROFONE transforma a vibração mecânica
provocada pelo som em corrente eléctrica alternada de
baixa frequência, isto é, transforma um sinal sonoro
numa corrente eléctrica de baixa frequência, corrente
alternada.
O ALTIFALANTE
transforma a corrente eléctrica
alternada em vibrações mecânicas que reconstroem o
som inicial, isto é, transforma uma corrente eléctrica num
sinal sonoro.
O SOM…
• A sequência das fases mais importantes do funcionamento do
microfones de indução e dos altifalantes são:
No microfone, o diafragma vibra e origina uma corrente
eléctrica.
No altifalante, a corrente eléctrica origina a vibração da
membrana.
EXERCICIOS
•
1. Uma fonte emite pulsos periódicos numa corda à razão de 6 pulsos por segundo,
gerando uma onda com amplitude de 5 cm. Ao fim de um período a onda propagou-se na
corda a 4,0 cm de distância. Quais são o seu período, frequência, comprimento de onda e
velocidade de propagação?
2. A figura representa uma onda transversal numa corda, cuja frequência é 100 Hz, num
dado instante.
•
a) Que relação há entre a direcção de propagação da onda e a direcção da perturbação?
b) A figura evidencia a periodicidade espacial ou temporal da onda? Justifique.
c) Determine o comprimento de onda, a amplitude e a velocidade de propagação.