Física- Benilde

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ESCOLA SECUNDÁRIA GERAL DE COALANE
TRABALHO DE FÍSICA
TEMA: 
Oscilações Mecânicas
Ondas Mecânicas
Pêndulo Mecânico
Electromagnetismo
Docente: Discente:
Prof. Mansur Benilde Eusébio Manuel
10a Classe; Curso Noturno 
Turma A3
Quelimane, Novembro de 2021
Sumário
1.Introdução	3
2.Oscilações Mecânicas	4
1 – Comprimento de onda:	4
2 – Velocidade da onda:	4
3 – Período de oscilação:	5
4 – Frequência de oscilação:	5
3.Ondas Mecânicas	6
Principais características das ondas mecânicas	6
Tipos de ondas mecânicas	7
4.Péndulo Mecânico	8
Fórmulas do pêndulo simples	9
5.Electromagnetismo	10
6.Conclusão	11
7.Referência Bibliográfica	12
1.Introdução 
O presente trabalh tem como objectivo falar sobre Oscilações Mecânicas Ondas Mecânicas, Pêndulo Mecânico e Electromagnetismo. No nosso dia-a-dia durante as nossas tarefas observamos, fenômenos que se repetem ao fim de um certo intervalo de tempo, e a esses fenômenos designam-se fenômenos periódicos. Exemplo de baloiço, onde baloiça de frente para trás. Os movimentos oscilatórios tem uma característica comum realizam-se em redor de uma posição de equilíbrio. Porém, nem todos os movimentos periódicos são oscilatórios. Ora vejamos um autocarro realiza um movimento de vai e vêm, com uma regularidade de um terminal para o outro. Neste exemplo, o movimento é periódico mas não é oscilatório.
Ondas mecânicas são perturbações que transportam energia cinética e potencial através de um meio material, por exemplo: ondas marítimas, sísmicas e sonoras. Ela pode acontecer somente num meio material, mas não transportam matéria e, sim, energia. Essas perturbações acontecem na forma de pulsos, os quais são ondas de curta duração que se repetem com intervalos de tempo iguais, ou seja, em movimentos periódicos.
Eletromagnetismo é a área da física que estuda a unificação dos fenômenos da eletricidade e magnetismo. A teoria se baseia na interação entre os campos elétricos e magnéticos. Sendo assim é necessário entender primeiramente esses e outros conceitos antes de entrar especificamente no conceito de eletro magnetismo. 
2.Oscilações Mecânicas
Na natureza existem diversos fenômenos que se repetem durante certo tempo. Tais movimentos são muito importantes em física principalmente na área da mecânica quântica. Esses movimentos recebem o nome de oscilações.
Uma oscilação pode ser entendida como sendo um movimento repetitivo periodicamente em intervalos de tempos iguais. Como exemplos podem ser citados alguns tipos de oscilações na natureza: sistema massa mola, pêndulo simples e o oscilador harmônico.
Alguns sistemas são tão complexos que nem chegam a ter soluções analíticas. Dessa forma costuma-se usar os cálculos computacionais para resolver tais equações. O sistema mais importante em física e um dos poucos que contém solução analítica é o oscilador harmônico quântico pelo fato de qualquer sistema oscilatório poder ser aproximado a ele e a sua solução. Repare que essa aproximação apenas pode ser feita a nível quântico, pois nele partículas se comportam como ondas e ondas são perturbações periódicas no meio, logo elas também são movimentos oscilatórios.
Alguns elementos matemáticos servem de ferramentas para estudar ondas oscilantes sendo elas simples ou não. Assim alguns conceitos podem ser introduzidos:
1 – Comprimento de onda:
O comprimento de onda é calculado como sendo o comprimento de um ciclo apenas (após esse ciclo, a onda torna-se a repetir infinitas vezes). A equação do comprimento de onda se encontra no item 2.
2 – Velocidade da onda:
A velocidade da onda pode ser calculada por:
v = λ.f
onde: v = velocidade de propagação da onda
λ = comprimento de onda
f = frequência da onda
as unidades do comprimento e da velocidade são o metro (m) e o metro por segundo (m/s) respectivamente.
3 – Período de oscilação:
Define-se como período de oscilação o tempo gasto pelo sistema para realizar um ciclo completo. Dessa forma essa grandeza pode ser relacionada matematicamente por:
T = 1/f
Onde: T = período de oscilação
f = frequência de oscilação
A unidade de período é a mesma unidade de tempo, ou seja, pode ser: segundo, minuto, hora, dias, anos e etc. No sistema internacional de unidades (S.I), a unidade de período é o segundo (s).
4 – Frequência de oscilação:
Define-se como frequência de oscilação o número de voltas completas realizadas pelo sistema em uma unidade de tempo qualquer. A unidade de tempo pode ser, por exemplo: segundo, hora, dia e etc. A relação matemática que descreve essa grandeza é:
f = 1/T
A unidade de frequência no sistema internacional de unidade (S.I) é o Hertz que é representado pelas letras Hz.
Quando o movimento é periódico e circular, a frequência pode ser calculada como sendo:
f = ω/2π
onde: f = frequência da oscilação
ω = frequência angular da oscilação nesse caso, a unidade da frequência angular no (S.I) será o radianos por segundo (rad/s)
3.Ondas Mecânicas
As ondas mecânicas são perturbações que carregam energia e precisam de um meio para se propagar.
Onda mecânica é uma perturbação que se propaga em um meio material e é capaz de transportar energia.
Onda mecânica é uma perturbação que se propaga em um meio material e é capaz de transportar energia.
As ondas mecânicas são vibrações ou perturbações no meio carregando energia. Essas ondas não carregam matéria e precisam de um meio para se propagar, diferentemente das ondas eletromagnéticas.
A classificação das ondas mecânicas se dá com base na direção de propagação e de vibração. Quanto à propagação, podem ser: transversais ou longitudinais. Quanto à vibração, podem ser: unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais.
Principais características das ondas mecânicas
As principais características das ondas mecânicas estão relacionadas à sua natureza e formato.
· As ondas mecânicas não transportam matéria, apenas energia.
· Precisam de um meio para se propagar, como o ar.
· Interagem com o meio ao redor vibrando as moléculas.
· Sofrem fenômenos como: refração (onda muda de meio), reflexão (onda encontra um obstáculo e volta), difração (onda contorna obstáculos) e interferência (onda encontra outra onda).
· Possuem amplitude (intensidade da onda), velocidade (rapidez da onda), frequência (oscilação da onda) e o comprimento de onda (tamanho da onda):
→ Amplitude (A): é a altura que a onda pode alcançar. Os pontos altos da onda (cristas) são onde encontramos a amplitude máxima e os pontos baixos (vales) são conhecidos como amplitude mínima. Sua unidade de medida é em metros (m).
→ Velocidade de propagação (V): é a velocidade da onda no meio. Sua unidade de medida é o m/s.
→ Frequência (f): é a oscilação completa de uma onda. Sua unidade de medida é o hertz (Hz).
→ Comprimento de onda (λ): é o espaço que a onda percorre para completar uma oscilação (um ciclo). O lambda (λ) é encontrado entre duas cristas (ponto mais alto da onda) ou dois vales (ponto mais baixo da onda). Sua unidade de medida é em metros (m).
Esquema mostra as partes de uma onda: comprimento, amplitude, crista e vale. 
Tipos de ondas mecânicas
As ondas mecânicas podem ser classificadas de duas formas: em relação à sua direção de vibração e sua direção de propagação.
Com relação à direção de vibração, uma onda pode ser:
Transversal: a vibração feita para produzir a onda é perpendicular (forma um ângulo de 90°) à sua propagação. Exemplo de onda transversal: uma pedra caindo em uma poça d’água.
Longitudinais: a vibração que produz a onda é paralela (mesma direção) à sua propagação. Exemplo de onda longitudinal: ondas sonoras.
Esquema ilustra a diferença entre as ondas longitudinais e transversais
Com relação à sua direção de propagação, uma pode ser:
Unidimensional: propaga-se apenas em uma única direção. Exemplo: uma corda de violão.
Bidimensional: propaga-se em até duas direções. Exemplo: uma pedracaindo em um lago.
Tridimensional: propaga-se em várias direções. Exemplo: uma onda sonora.
4.Péndulo Mecânico
O pêndulo é um sistema mecânico que consiste em uma massa puntiforme, ou seja, um corpo com dimensões insignificantes, presa a um fio de massa desprezível e inextensível capaz de oscilar em torno de uma posição fixa. Graças à sua simplicidade, esse pêndulo é bastante usado durante o estudo do movimento harmônico simples.
 pêndulo simples é uma aproximação em que não existem forças dissipativas, ou seja, forças de atrito ou de arraste, atuando sobre quaisquer componentes do sistema. Nesses pêndulos, o movimento oscilatório surge em decorrência da ação das forças peso e tração, exercida por um fio. Observe:
A força resultante entre a tração (T) e o peso (P) é uma força centrípeta.
A força resultante entre a tração (T) e o peso (P) é uma força centrípeta.
Como as forças peso e tração não se cancelam nesse contexto, já que isso só acontece na posição de equilíbrio, surge, dessa forma, uma força resultante de natureza centrípeta, fazendo o pêndulo oscilar em torno de um ponto de equilíbrio.
A partir das equações horárias do movimento harmônico simples e das leis de Newton, é possível determinar um conjunto de equações exclusivas para os pêndulos simples, para isso, dizemos que a resultante entre a força peso e a força de tração é uma força centrípeta. Além disso, a força restauradora do movimento pendular é a componente horizontal do peso:
Px – componente horizontal da força peso (N)
Py – componente vertical da força peso (N)
Fórmulas do pêndulo simples
A fórmula mostrada a seguir é usada para calcular o período no pêndulo simples, ela relaciona o tempo de uma oscilação completa ao tamanho do fio e à aceleração da gravidade local, confira:
T – período (s)
L – comprimento do fio (m)
g – gravidade (m/s²)
A fórmula anterior nos mostra que o tempo da oscilação no pêndulo simples não depende da massa do objeto que se encontra a oscilar. Para deduzirmos essa fórmula, é necessário assumir que a oscilação ocorre apenas em ângulos pequenos, de modo que o seno do ângulo θ seja muito próximo ao próprio valor de θ, em graus.
Veja também: Saiba qual a probalidade de ser atingido por um raio e outras curiosidades sobre esse fenômeno
5.Electromagnetismo
Eletromagnetismo (AO 1945: electromagnetismo) é o ramo da física que estuda unificadamente os fenômenos da eletricidade e do magnetismo. Esta teoria baseia-se no conceito de campo eletromagnético, a interação conjunta entre os campos elétrico e magnético. Tal interação é regida pelas quatro equações de Maxwell.
O campo magnético é resultado do movimento de cargas elétricas, ou seja, é resultado de corrente elétrica. O campo magnético pode resultar em uma força eletromagnética quando associada a ímãs.
A variação do fluxo magnético resulta em um campo elétrico (fenômeno conhecido por indução eletromagnética, mecanismo utilizado em geradores elétricos, motores e transformadores de tensão). De maneira semelhante, a variação de um campo elétrico gera um campo magnético. Devido a essa interdependência entre campo elétrico e campo magnético, faz sentido falar em uma única entidade chamada campo eletromagnético.
A teoria eletromagnética é essencial para o funcionamento de eletrodomésticos como computadores, receptores de televisão, aparelhos de rádio e lâmpadas. Além disso, é responsável por fenômenos naturais como o relâmpago, as auroras polares e o arco-íris. Cosmologicamente, a força eletromagnética permite a coesão de átomos e moléculas que compõem a matéria do Universo, permitindo, por consequência, a complexidade advinda da química e, no planeta Terra, da biologia.
6.Conclusão 
Depois de realizar o trabalho, consegui concluir que, no nosso dia-a-dia durante as nossas tarefas observamos, fenômenos que se repetem ao fim de um certo intervalo de tempo, e a esses fenômenos designam-se fenômenos periódicos.Exemplo de baloiço, onde baloiça de frente para trás.Os movimentos oscilatórios tem uma característica comum realizam-se em redor de uma posição de equilíbrio. Porém, nem todos os movimentos periódicos são oscilatórios. Por exemplo, um autocarro realiza um movimento de vai e vêm, com uma regularidade de um terminal para o outro. Neste exemplo, o movimento é periódico mas não é oscilatório.
Conclui também que ondas mecânicas são perturbações que transportam energia cinética e potencial através de um meio material, por exemplo: ondas marítimas, sísmicas e sonoras.Ela pode acontecer somente num meio material, mas não transportam matéria e, sim, energia.Essas perturbações acontecem na forma de pulsos, os quais são ondas de curta duração que se repetem com intervalos de tempo iguais, ou seja, em movimentos periódicos.
7.Referência Bibliográfica 
Halliday, David (2012). Fundamentos de Física. Volume 3 - Eletromagnetismo (9ª ed). Rio de Janeiro,