Som e Luz FQ_8ºano
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Descrição: Som e Luz FQ_8ºano...
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Produção e transmissão de som Propriedades e apicaç!es da u"
Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
Som e Luz
Trovoada Espectáculo de raios laser
Concerto musical
Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
Tr ansmissão de Transmissão de sinais sinais #oda a comunicação de in$ormação envove a t ransmissão e uso de sinais.
Sinal Propagação de um sinal
Um sina é uma perturbação de qualquer espécie que é usada para comunicar (transmitir) uma mensagem ou parte dela.
Sinais srcinam ondas que se propagam no espaço e no tempo.
Numa onda %& propa'ação de ener'ia , por vezes a grandes distncias, mas não %& desocamento de matéria . !" apenas osciaç!es das partícuas.
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O que é uma onda? # que acontece numa onda é mais ou menos o que acontece no c$amado %e&eito domin'. Uma pertur(ação é causada, por alguém ou por alguma $onte, e esta pertur(ação propa'a-se de um ponto para outro
)$eito *domin+,
uando se coloca uma &ila de domin's, por e*emplo, e se derruba o primeiro, causa+se uma perturbação somente no primeiro domin'. perturbação propaga+se de um lugar para o outro. perturbação causada no primeiro domin' c$ega até ao -ltimo, derrubando+o, apesar de cada domin' não ter sado da sua posição inicial. energia aplicada ao primeiro domin' c$ega até / -ltima peça perturbação transportou somente energia.
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Ondas mecânicas e electromagnéticas #ndas mecnicas
#ndas electromagnéticas
#ndas mecnicas são aquelas que precisam de um meio material para se poderem propagar.
#ndas electromagnéticas não precisam de meios materiais para se propagar. perturbação é causada em campos electromagnéticosdeles. e propaga+se através
ndas no oceano
om
/ u" do o c%e'a até n+s mesmo e0istindo v&cuo no espaço.
#odas são pertur(aç!es causadas em meios materiais
2u"
utros e0empos de ondas eectroma'néticas são as microondas1 as ondas de r&dio etc. Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
Tr ansmissão de Transmissão de sinais sinais #oda a comunicação de in$ormação envove a transmissão e uso de sinais.
)missão
Propa'ação
3ecepção
om
0ibração de um ob1ecto
#nda de som (mecnica)
#uvido (membrana)
2u"
#scilaç2es de cargas eléctricas
#nda de luz (electromagnética)
#l$o (retina)
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Tipos de ondas ndas #ndas transversais
#ndas longitudinais
s espiras vibram numa direcção perpendicular / direcção de propagação da onda.
s espiras vibram para um lado e para o outro da posição de equilbrio na pr'pria direcção de propagação.
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Caractersticas das ondas mplitude
3orresponde / distncia m"*ima de elongação
3rista
0ale
# ponto mais alto da onda c$ama+se 345S6. # ponto mais bai*o denomina+se 078.
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#ndas com amplitude di&erente
Caractersticas das ondas 6oda as ondas possuem uma veocidade de propa'ação.
0elocidade
Deralmente a velocidade da onda depende do meio material onde ela se est" a mover.
Para calcular esta velocidade média é preciso dividir a distncia percorrida pela onda pelo tempo.
v =
d ∆t
9eio material ar (; atm) = !idrogénio (; atm) "gua(@; >@AB >BA@
granito
C;;;
alumnio
CB@;
tabela permite comparar, por e*emplo, a velocidade do som em di&erentes meios.
)m 4ue materia o som se propa'a com maior veocidade5 6'ua ou ar5 Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
Caractersticas das ondas 3omprimento de onda Perodo
# comprimento de onda, representado pela letra (lambda), é a distncia mnima entre dois pontos que estão na mesma &ase. unidade de base do Sistema 5nternacional de Unidades é o metro (m). E o intervalo de tempo mnimo em que se completa um ciclo. # período é representado pela letra T. unidade de base do Sistema 5nternacional de Unidades é o segundo (s). $re4uência de onda (f) corresponde ao n-mero de ciclos (oscilaç2es) realizados por unidade de tempo (segundo).
FrequGncia
No Sistema 5nternacional de Unidades a &requGncia e*pressa+se em $ertz (!z). H Uma oscilação completa representa a passagem de um comprimento de onda I λ..
c = Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
λ ×f
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#ontes sonoras Fonte sonora
E qualquer corpo capaz de &azer o ar oscilar com ondas de &requGncia e amplitude detect"veis pelos nossos ouvidos
s &ontes mais variadas e ricas em qualidade sonora são os instrumentos musicais, que, de &orma geral, podem ser classi&icados em trGs grandes gruposJ I 5nstrumentos de sopro
clarinete, &lauta, &lautim, oboé, &agote, 'rgão de sopro, sa*o&one
I 5nstrumentos de percussão
tambor, atabaque, bongo, bateria, *ilo&one
I 5nstrumentos de cordas
violino, viola, contrabai*o, $arpa, piano, violoncelo
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Tipos de sons e $ontes sonoras 3ada instrumento musical tem a caracterstica de emitir uma mesma nota com timbre di&erente dos demais instrumentos. 5sso d" ao instrumento uma qualidade particular, que o torna -nico. Percussão #s sons dos instrumentos de percussão dependem da vibração da pelcula &le*vel em bate, com baquetas ouque comseas mãos
3ordas #s instrumentos de corda tGm uma cai*a ac-stica que ampli&ica o som produzido pela vibração das cordas, como o caso do violino, da viola, do violoncelo, do contra+bai*o e do violão
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Sopro Nos instrumentos de sopro, o m-sico vibra o ar directamente, utilizando+se dos pr'prios l"bios, da &orça do dia&ragma e do controlo das aberturas do instrumento (com os seus dedos).
!ropriedades dos sons Kistingue sons agudos e sons graves.
ltura
sua percepção varia de indivduo para indivduo, mas sobretudo entre os animais e os $umanos.
Som grave (poucas vibraç2es:s)
Som agudo (muitas vibraç2es:s)
3aractersticadaonda FrequGncia
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Propriedadedosom ltura
!ropriedades dos sons 5ntensidade
7ntensidade do som (volume ac-stico) I 8nergia trans&erida pela onda sonora por unidade de tempo através da unidade de super&cie perpendicular / direcção de propagação (potGncia sonora por unidade de "rea Latt:m@) 7ntensidade auditiva I Sensação sonora detectada pelo ouvido $umano (sons &racos : sons &ortes)
Sons &racos (pequena amplitude) Sons &ortes (grande amplitude)
3aractersticadaonda mplitude
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Propriedadedosom 5ntensidade
!ropriedades dos sons 6imbre
M
Propriedade que permite distinguir dois sons com a mesma altura e intensidade emitidos por &ontes sonoras di&erentes (distingue as vozes $umanas e sons emitidos com a mesma altura e intensidade emitidos por instrumentos di&erentes).
3ada tipo de instrumento musical tem uma espécie de %assinaturaJ um con1unto de caractersticas sonoras associadas.
M
esse con1unto de caractersticas c$amamos de timbre.
M
mesma nota emitida por um trompete soa di&erente quando é produzida por um violino.
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%e$le&ão do som M M
re$e0ão, é observada quando e*iste o encontro de uma onda com uma super$ície rí'ida 9antém as caractersticas da onda incidente e ocorre sempre que as dimens2es da super&cie rgida &orem muito maiores do que o comprimento de onda. re&le*ãoos do&en'menos som pode ocasionar
8co
4everberação
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%e$le&ão do som 8co M
observado sempre que a onda incidente possui intensidade su&iciente e permite um atraso su&iciente para que a onda re&lectida se1a percebida distintamente.
M
# ouvido $umano s' pode distinguir dois sons com intervalo de ;,> s. # som, tem a velocidade de ?B; m:s, no ar. d d v= ⇔ ?B; = ⇔ ;,> ∆t
⇔
d
M
# som percorre ?B m nesse tempo.
=
?B; × ;,> ⇔ d
=
?B m Para uma pessoa ouvir o eco de um som por ela produzido, deve &icar situada a, no mnimo, > m do obst"culo re&lector.
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%e$le&ão do som 4everberação
re&le*2es sucessivas nas paredes, tectos e outros obst"culos provocam alteraç2es na intensidade dos sons que ouvimos, re&orçando+o e prolongando+o durante algum tempo depois de cessada a emissão.
reverberação ocorre quando a di&erença entre os instantes em que se recebem os dois sons é in&erior a ;,> s. Não se percebe um novo som, mas $" uma continuação do som inicial.
reverberação pode a1udar a compreender o que est" a ser dito por um orador num audit'rio. No entanto, o e*cesso de reverberação pode atrapal$ar o entendimento. Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
%e$rac"ão do som 4e&racção
re$racção é um &en'meno que ocorre quando a velocidade de propagação so&re alteraç2es. # que pode acontecer quando $" mudança de meio ou no mesmo meio quando este não se1a $omogéneo. Na re&racção, $" normalmente mudança de direcção de propagação.
# som que se ouve proveniente de uma onda sonora é di&erente daquele que se ouve quando um obst"culo (balão) interrompe as ondas sonoras antes de alcançar o nosso ouvido.
)0iste uma mudança na veocidade de propa'ação do som.
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'soladores sonoros – ()sor"ão bsorção
a(sorção ocorre quando uma onda atinge um obst"culo qualquer e deposita parte de sua energia sonora ali, sendo re&lectida ou transmitida ou re&ractada com uma intensidade menor.
# planeamento do isolamento sonoro de um edi&cio pressup2e ampla an"lise do problema para uma I&undamental tomada de decisãoJ Fonte de rudos I 3amin$os percorridos por eles ou receptores (pessoas que os escutam)... )0istem (ons e maus I # que deve ser isoladoO isoadores de som. I 3omo isol"+losO 9evem ser utii"ados materiais a(sorvedores como pacas1 painéis e $orros de espumas de poiuretano1 ãs e $etros de roc%a1 de vidro ou de cer:mica. )stes materiais podem ser usados correctamente para a redução da transmissão do som. Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
*i$rac"ão do som Ki&racção
di$racção é a mudança na direcção da propagação da onda devido / passagem do som por um obst"culo qualquer.
M 5sso permite que possamos ouvir o r"dio num local da casa di&erente de onde o r"dio se encontra. M 8*iste uma relação entre o comprimento de onda, as dimens2es do obst"culo e a di&racção (quanto maior a razão entre os dois primeiros, maior é a di&racção).
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'ntensidade do som e n+el de intensidade sonora 7ntensidade do som unidade de medida é o >att?m @
Aíve de intensidade sonora unidade de medida é o deci(e ;d 9!z. 3on&orme a densidade e composição das estruturas a atenuação e mudança de &ase dos sinais emitidos varia, sendo possvel a tradução numa escala de cinza, que &ormar" a imagem dos 'rgãos internos.
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O som no dia-a-dia
onar
Uma das aplicaç2es do eco é o sonar dos navios. #s navios emitem ondas sonoras que vão ao &undo e retornam num determinado intervalo de tempo. 3on$ecendo+se as caractersticas das ondas, como veocidade, $re4uência e o tempo 'asto para a onda ir e voltar, pode+se calcular a pro$undidade de um cardume, a &orma dos &undos ocenicos ou localizar embarcaç2es.
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Sinais luminosos Fontes luminosas
7uz
3omunicar #b1ectos
Naturais
rti&iciais
#ndas electromagnéticas
8nergia
#ransparentes (dei*am+se atravessar pela luz) #ransBcidos (dei*am+se atravessar parcialmente pela luz)
3orpos iluminados
6odos os corpos que não possuem luz pr'pria
3orpos luminosos
6odos os corpos que produzem ou tGm luz pr'pria
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pacos (não se dei*am atravessar pela luz)
,spectro electromagnético 8spectro de radiação electromagnética
3on1unto de todas as radiaç2es
8spectro de luz visvel
3on1unto das radiaç2es visveis (perceptveis pelo ol$o $umano)
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Triângulo de +isão energia luminosa propaga+se a partir da &onte luminosa, com um determinado n-mero de propriedadesJ I Propaga+se em lin$a recta= I 6em uma velocidade de&inida de A
6ringulo de visão modelo &sico que representa o mecanismo de visão
Fonte 3eceptor
propagação no vazio)= (cerca de ?*>; m:s I Pode desaparecer, total ou parcialmente quando atravessa um meio material= I 3onserva+se desde que não encontre nen$um meio que a absorva.
Corpo
4epresentação da propagação em lin$a recta 3aio uminoso Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
Fei0e uminoso ;conunto de raios uminosos=
!ropriedades da luz #s &ei*es luminosos podem apresentar tra1ect'rias di&erentes Fei*e divergente
quando os raios de luz se a&astam em
Fei*e convergente
quando os raios de luz se apro*imam de um ponto.
Fei*e paralelo
quando os raios de luz se propagam paralelamente sem se cruzarem.
todas as direcç2es.
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%e$le&ão da luz 4e&le*ão da luz
mudança de direcção ou de sentido, que e*perimentam os raios luminosos ao incidirem numa super&cie polida, continuando a sua propagação no mesmo meio.
3e$e0ão re'uar I numa super&cie polida
3epresentação da re$e0ão da u" P/D7A/ E
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3e$e0ão di$usa ou di$usão I numa super&cie rugosa
%e$le&ão da luz 8spel$os planos
placa de vidro cu1a super&cie posterior recebeu uma &ina pelcula de prata. uando a luz incide sobre uma super&cie deste tipo, ela é re&lectida regularmente. 8ssa regularidade da re&le*ão é que permite a &ormação de imagens.
M
imagem é do mesmo taman$o
M
do ob1ecto encontra+se / mesma imagem distncia do espel$o que o ob1ecto imagem apresenta+se lateralmente invertida (a parte direita da imagem corresponde / esquerda do ob1ecto)
M
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'magens em espel/os planos 4epresentação geométrica de uma imagem num espel$o plano M 6raçar dois raios luminosos que passam pela parte superior do ob1ecto em direcção ao espel$o (raios incidentes) M 6raçar as normais nos pontos de incidGncia M 6raçar para cada raio incidente o correspondente raio re&lectido M imagem obtém+se prolongando os raios re&lectidos para tr"s do espel$o
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%e$le&ão da luz )spe%os
Panos Fornecem imagens sempre virtuais, direitas, com o mesmo taman$o e simétricas dos ob1ectos.
)s$éricos
3ncavos
Fazem convergir a luz que neles incide Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
3onve*os
Fazem divergir a luz que neles incide
'magens em espel/os con+e&os 8spel$os conve*os Aature"aJ virtual rientaçãoJ direita #aman%oJ menor do que o do ob1ecto
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'magens em espel/os c0nca+os #b1ecto antes do centro de curvatura (3)
centro de curvatura (3)
Aature"aJ real rientaçãoJ invertida #aman%oJ menor do que o
Aature"aJ real rientaçãoJ invertida #aman%oJ maior do que o
Aature"aJ virtual rientaçãoJ direita #aman%oJ maior do que o
do ob1ecto
do ob1ecto
do ob1ecto
#b1ecto entre o &oco (F) e
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#b1ecto entre o &oco (F) e o vértice (0)
%e$rac"ão da luz variação da direcção de propagação que a luz e*perimenta ao atravessar meios di&erentes, devido / mudança de velocidade de propagação do &ei*e.
4e&racção da luz
Gndice de re$racção é uma relação entre a veocidade da u" num determinado meio e a velocidade da luz no v&cuo (c). 8m meios com ndices de re&racção mais bai*os (pr'*imos de >) a luz tem velocidade maior (ou se1a, pr'*imo a velocidade da luz no v"cuo). relação pode ser descrita pela &'rmulaJ
η
=
c v
ondeJ c é a velocidade da luz no v"cuo ( c T ? * >;A m:s)= v é a velocidade da luz no meio= Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
Lentes 7ente es&érica
sistema constitudo por duas super&cies es&éricos ou uma super&cie es&érica e uma plano, nos quais a luz so&re duas re&racç2es consecutivas.
7entes es&éricas convergentes (de bordos delgados ou conve*as)
7entes es&éricas divergentes (de bordos espessos ou cncavas)
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Lentes 7entes es&éricas convergentes (de bordos delgados ou conve*as)
Quando um $ei0e de raios paraeos ao ei0o principa1 incide so(re u ma ente conver'ente1 emer'e conver'indo os raios de u" para u m ponto denominado $oco.
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Lentes 7entes es&éricas divergentes (de bordos espessos ou cncavas)
Quando um $ei0e de raios de u"1 paraeos ao ei0o principa1 incide em uma ente diver'ente1 ee emer'e diver'indo os raios de u". Prolongando os raios divergentes, estes se interceptam no ponto F denominado &oco virtual.
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!ot1ncia $ocal duma lente Kistncia &ocal
PotGncia &ocal
dist:ncia $oca (f) corresponde / distncia entre o centro 'ptico da lente (#) e o &oco (F). No Sistema 5nternacional de Unidades, a distncia &ocal e*prime+se em metros (m). potGncia &ocal (P) ou vergGncia (V) de&ine+se como o inverso da distncia &ocal da lente. potGncia &ocal e*prime+se em dioptrias (K).
7ente divergente
Kistncia &ocal é negativa e PotGncia &ocal é negativa.
7ente convergente
PotGncia &ocal é positiva.
M Uma potGncia &ocal de V W K signi&ica que a lente a ser usada é uma lente convergente com uma distncia &ocal ;,@ m ou @; cm. M Uma potGncia &ocal de + W K signi&ica que a lente a ser usada é uma lente divergente com uma distncia &ocal de ;,@ m ou @; cm. Ciências Fisico-Químicas 8.º ano — Universo da Matéria
Se observarmos uma receita de 'culos Podemos ler as medidas, por e*emplo, V W di ou + Wdi e assim por diante. # que signi&icam estas medidasO
5ndicam a potGncia &ocal duma lente
'magens em lentes di+ergentes 7entes divergentes Aature"aJ virtual rientaçãoJ direita #aman%oJ menor do que o ob1ecto
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'magens em lentes con+ergentes #b1ecto entre o &oco (F) e o vértice (0) Aature"aJ virtual rientaçãoJ direita #aman%oJ maior do que o ob1ecto
#b1ecto entre o &oco e a dupla distncia &ocal
#b1ecto situado além da dupla distncia &ocal
Aature"aJ real rientaçãoJ invertida #aman%oJ maior do que o ob1ecto
Aature"aJ real rientaçãoJ invertida #aman%oJ menor do que o ob1ecto
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#orma"ão das imagens 3onstituição do ol$o / I $umor aquoso=
F I pupila=
< I $umor vtreo=
D I cristalino=
C I escler'tica=
H I retina=
9 I c'rnea=
7 Inervo 'ptico.
) I ris=
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*e$eitos da +isão Miopia
míope vê ma ao on'e e vê (em ao perto. Aa miopia1 a ima'em é $ocada I $rente da retina.
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*e$eitos da +isão Hipermetropia
%ipermetrope vê ma ao perto e vê (em ao on'e. Aa %ipermetropia1 a ima'em é $ocada atr&s da retina.
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Correc"ão dos de$eitos da +isão C33)CJK 9 9)F)7# 9/ L7K Miopia Hipermetropia miopia é corrigida com lentes divergentes. #s raios de luz divergem depois de passar as lente e, assim, a convergGncia &eita pelo ol$o permite obter a imagem e*actamente sobre a retina.
$ipermetropia é corrigida com lentes convergentes. convergGncia dos raios de luz inicia+se assim que os raios de luz encontram a lente e, assim, a &ocagem é conseguida sobre a retina.
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#i)ras 2pticas Fibras 'pticas
s &ibras 'pticas são tubos &inssimos &eitos de vidro ou de pl"stico, nos quais a luz se propaga sem se transmitir para o e*terior, devido ao &en'meno da re&le*ão total.
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*ispersão da luz
9ispersão da u" (ranca num prisma
uando a luz branca do Sol incide numa gota de "gua (), re&racta+se e muda de direcção no seu interior. luz branca do Sol é constituda por v"rias radiaç2es, pelo que dentro da gota de "gua cada radiação vai propagar+ se a uma velocidade di&erente (dispersão), so&rer uma re&le*ão (3) e nova re&racção (K).
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Cores prim3rias da luz Pode obter+se luz de qualquer cor a partir da sobreposição das trGs cores prim"rias da luz I vermel$o, verde e azul. sobreposição de luz vermel$a, luz verde e luz azul de igual intensidade srcina luz branca.
sobreposição de duas cores prim"rias da luz srcina uma cor secund"riaJ
vermel$o V verde X amarelo=
vermel$o V azul X magenta=
verde V azul X ciano.
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Cor dos o)4ectos opacos # ob1ectos pretos são aqueles que absorvem todas as radiaç2es do espectro do visvel.
# ob1ectos brancos re&lectem todas as radiaç2es do espectro do visvel.
#s ob1ectos que apresentam outras cores absorvem selectivamente algumas radiaç2es, sendo as outras re&lectidas.
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Cor dos o)4ectos opacos cor que um ob1ecto apresenta é a que se obtém quando, do espectro da luz branca, se subtraem as radiaç2es que são pre&erencialmente absorvidas por ele.
cor de um ob1ecto depende da radiação com que é iluminado.
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,spectro electromagnético 8spectro electromagnético
o con1unto das v"rias radiaç2es electromagnéticas c$ama+se espectro electromagnético.
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