Unidade 7

Unidade 7
Ondas, som e luz
ONDA
• É uma perturbação ou oscilação que se
propaga pelo meio (ar, água, sólido) e no
vácuo (ondas eletromagnéticas).
– Ex: Abalos sísmicos, ondas do mar, ondas de radio,
luz e som.
CARACTERÍSTICAS DA ONDA
• Amplitude: altura da crista em relação ao eixo
de oscilação.
• Comprimento de onda: distância entre dois
vales ou duas cristas consecutivas.
• Período: Tempo necessário para que ocorra
uma oscilação completa.
• Frequência: número de oscilações completas
que uma onda realiza em um intervalo de
tempo.
– 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
energia
transportada pela onda sonora. É como se
fosse o volume do som.
• É medida em debibéis (Db)
• Quanto maior a amplitude da onda maior a intensidade
do som.
• Quanto maior a intensidade sonora, maior o risco de
lesão auditiva.
• Altura: são os graves (baixos)
(altos).
e agudos
• Sons graves têm frequências menores
• Sons agudos têm frequências maiores
A voz dos homens é geralmente grave, com frequência de
100 a 200 Hz. Já a das mulheres é aguda, com frequência de 200
a 400 Hz.
• Timbre: Qualidade que nos permite diferenciar por
exemplo 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 mesma
velocidade: aprox. 300 000 km/s.
• Essa é a maior velocidade possível no
Universo.
• 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 luz
no vácuo = Maior
do Universo!
• Ao se propagar em
meios
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 curto
e 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 visão
porque a forma dos olhos compromete seu
desempenho. Felizmente, a maioria desses
problemas 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 mecanismos
de visão, o ser humano criou instrumentos
capazes de nos tornar aptos a enxergar além do
que os olhos conseguem ver...
Ilusões de Óptica