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Ondas – Parte 6
Física
1o bimestre – Aula 06
Ensino Médio
3a
SÉRIE
2024_EM_B1_V1
Ondas.
Compreender algumas propriedades das ondas eletromagnéticas.
Conteúdo
Objetivo
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(EM13CNT104) Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Faça uma pesquisa sobre o funcionamento do controle remoto e procure responder ao questionamento a seguir. Compare sua resposta com as respostas de seus colegas.
Como ocorre a transmissão de sinais do controle remoto para o dispositivo receptor, como uma TV ou um sistema de entretenimento? Que tipo de onda é usado nesse sistema?
Atividade de pesquisa
Vire e converse
Controle remoto de TV
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Para começar
Disponível em: https://actu.fr/pays-de-la-loire/challans_85047/comment-regarder-le-match-de-coupe-de-france-du-challans-fc_60525301.html
A primeira previsão da existência de ondas eletromagnéticas foi feita em 1864, pelo físico escocês James Clerk Maxwell. Ele conseguiu provar teoricamente que uma perturbação eletromagnética devia se propagar no vácuo com uma velocidade igual à da luz. E a primeira verificação experimental foi feita por Henrich Hertz, em 1887. Hertz, produziu ondas eletromagnéticas por meio de circuitos oscilantes. Seu trabalho foi homenageado posteriormente atribuindo o nome “Hertz” à unidade de frequência. 
Ondas eletromagnéticas
James Clerk Maxwell
Henrich Hertz
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heinrich_Rudolf_Hertz_2_(cropped).png
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:James_Clerk_Maxwell_big.jpg
As ondas eletromagnéticas são formadas por dois campos variáveis, um elétrico e outro magnético, que se propagam. Essa propagação pode ocorrer no vácuo e em determinados meios materiais. 
Ondas eletromagnéticas
Representação de onda eletromagnética
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heinrich_Rudolf_Hertz_2_(cropped).png
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:James_Clerk_Maxwell_big.jpg
Como exemplos de ondas eletromagnéticas podemos citar as ondas de rádio, dentre elas as ondas de AM (amplitude modulada) e as de FM (frequência modulada), as ondas de TV, as ondas luminosas (luz), as micro-ondas, os raios X e 𝛾, entre outras. Essas denominações são dadas de acordo com a principal fonte geradora das ondas e se diferenciam em especial pelas faixas de frequência.
Ondas eletromagnéticas
Espectro eletromagnético
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electromagnetic_spectrum,_NASA_illustration.jpg
Na prática médica, os raios X são extensivamente empregados para a produção de radiografias. Na indústria, também chamado de radiografia industrial ou gamagrafia, entre várias aplicações, são empregados para identificar defeitos em componentes metálicos que serão integrados em máquinas. O raios X são produzidos sempre que um feixe de elétrons dotados de energia incide sobre um obstáculo material. A energia cinética do feixe incidente é parcialmente transformada em energia eletromagnética, dando origem aos raios X. Eles são capazes de impressionar uma chapa fotográfica e são muito utilizados em radiografias, já que conseguem atravessar a pele e os músculos da pessoa, mas são retidos pelos ossos. 
Tipos de ondas eletromagnéticas: raios X
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electromagnetic_spectrum,_NASA_illustration.jpg
Os raios 𝛼 são partículas formadas por dois prótons e dois nêutrons, núcleos de um dos isótopos do hélio. Os raios 𝛽 e os raios catódicos são compostos de elétrons. Assim, os raios 𝛼, 𝛽 e catódicos não são ondas, mas sim partículas dotadas de carga elétrica, que podem ser desviadas por campos magnéticos. Dentre os raios 𝛼, 𝛽, 𝛾, X e catódicos, apenas os raios 𝛾 e X são ondas eletromagnéticas. 
Tipos de ondas eletromagnéticas: raios 𝜶, 𝜷, 𝜸, X e catódicos
Radiação eletromagnética
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpha-beta-gamma_decay.png
Os raios 𝛾 são obtidos por processos nucleares, que são um tipo de radiação eletromagnética de alta frequência (superior a 1018 Hz), obtido pelo decaimento radioativo de núcleos atômicos instáveis. Os raios 𝛾 são fatais para microrganismos, têm aplicação em esterilização de instrumentos cirúrgicos. Cereais que precisam ficar muito tempo armazenados também costumam ser expostos a raios 𝛾, para que fiquem livres de fungos e bactérias que produzem a deterioração dos grãos. Esses raios ainda são empregados para destruir tumores cancerígenos.
Tipos de ondas eletromagnéticas: Raio 𝜸
Decaimento radioativo do Urânio 238.
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://pixabay.com/pt/vectors/radioatividade-radioativo-s%C3%ADmbolo-35721/
São uma forma de radiação eletromagnética cujas frequências se situam entre as ondas infravermelhas e as micro-ondas. O processo de geração de ondas de rádio começa com um transmissor que converte sinais elétricos em ondas eletromagnéticas. Essas ondas, então, viajam pelo espaço a uma velocidade próxima à da luz. O fenômeno da propagação das ondas de rádio é particularmente interessante, pois elas podem se curvar ao redor de obstáculos e se refletir na atmosfera, permitindo a comunicação em longas distâncias.
Tipos de ondas eletromagnéticas: ondas de Rádio
Ondas de rádio
Terra
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Propagaci%C3%B3n_por_onda_ionosf%C3%A9rica.svg
São uma forma de radiação eletromagnética que se situa na faixa mais alta de frequência. As micro-ondas podem ser utilizadas para funcionamento de um radar, por exemplo. Uma fonte emite uma radiação que atinge um objeto e volta para o ponto onde a onda foi emitida. De acordo com a direção em que a radiação volta, pode ser descoberta a localização do objeto que refletiu a onda. Redes locais sem fio, tais como Bluetooth, WIFI, WiMAX e outros usam micro-ondas na faixa de 2,4 a 5,8 GHz. 
Tipos de ondas eletromagnéticas: micro-ondas
Radar de velocidade
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Radarvelocidade20022007-1.jpg
A palavra laser é formada pelas letras iniciais das palavras que formam a expressão inglesa light amplification by stimulated emission of radiation (amplificação da luz por emissão estimulada de radiação). 
A principal característica de um laser é que, pela estimulação de átomos de uma substância particular, se obtém um estreito feixe de luz monocromática, colimada e coerente, isto é, luz de uma mesma cor, em feixe concentrado e em fase. Nesse feixe, todas as partículas de luz (fótons) possuem as mesmas propriedades. A cada fóton emitido está associado o mesmo comprimento de onda. Dessa forma, pode-se obter uma grande concentração de energia em uma pequena superfície.
Tipos de ondas eletromagnéticas: laser
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Foco no conteúdo
Para gerar o feixe de luz, um meio (sólido, líquido ou gasoso) é estimulado por uma corrente elétrica, por uma descarga elétrica ou mesmo por outra fonte de luz. Assim, o laser transforma energia dispersa em energia concentrada em forma de luz.
Características das radiações: laser
Funcionamento do Laser
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://www.researchgate.net/figure/Figura-4-Funcionamento-de-um-laser_fig3_290273358
A luz, que é uma onda eletromagnética, só pode sensibilizar nosso sistema visual se tiver sua frequência compreendida entre 〖410〗14 Hz e 〖810〗14 Hz, aproximadamente. Nessa faixa, na ordem crescente de frequências, encontramos as cores vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta, que formam as sete cores principais que observamosno arco-íris. 
Tipos de ondas eletromagnéticas: luz visível
Espectro eletromagnético com destaque para a luz visível 
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wavelength_Overview.svg
As ondas eletromagnéticas apresentam como características: comprimento de onda, velocidade de propagação, amplitude e frequência, e são passíveis de sofrer qualquer tipo de fenômeno ondulatório conhecido, tais como reflexão, refração, polarização, difração, espalhamento, absorção e interferência.
Velocidade das ondas eletromagnéticas
Onda eletromagnética com representação do comprimento de onda
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/physics/light-waves/introduction-to-light-waves/a/light-and-the-electromagnetic-spectrum
A propagação de todas as ondas eletromagnéticas se faz no vácuo a uma velocidade próxima de 300.000 km/s. Em meios materiais, essa propagação atinge velocidades menores, e os valores dependem do meio no qual a onda se propaga. 
A velocidade pode ser calculada pela expressão matemática:
Em que 𝒗 é a velocidade da onda eletromagnética, 𝝀 é o comprimento de onda e 𝒇 é a sua frequência.
Velocidade das ondas eletromagnéticas
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Foco no conteúdo
Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/physics/light-waves/introduction-to-light-waves/a/light-and-the-electromagnetic-spectrum
Como ocorre a transmissão de sinais do controle remoto para o dispositivo receptor, como uma TV ou um sistema de entretenimento? Que tipo de onda é usado nesse sistema?
Atividade de pesquisa
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Aplicando
A transmissão de sinais do controle remoto para o dispositivo receptor, como uma TV ou um sistema de entretenimento, geralmente ocorre através do uso de ondas infravermelhas (IR). O infravermelho é o tipo de onda eletromagnética utilizado nesses sistemas de comunicação remota. 
Quando você pressiona uma tecla no controle remoto, um circuito interno é ativado, gerando um sinal elétrico que é convertido em um sinal infravermelho.
Correção
Atividade de pesquisa
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Aplicando
O sinal infravermelho é emitido por um pequeno diodo emissor de luz (LED) infravermelho na parte frontal do controle remoto. Este LED emite luz infravermelha, que é invisível ao olho humano.
O dispositivo receptor, como a TV ou o sistema de entretenimento, possui um sensor infravermelho (geralmente um fotodiodo) que capta o sinal infravermelho enviado pelo controle remoto.
O dispositivo receptor decodifica o sinal infravermelho recebido, interpretando qual tecla foi pressionada.
Correção
Atividade de pesquisa
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Aplicando
(UFRS) A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no ar é de aproximadamente 3108 m/s . Uma emissora de rádio que transmite sinais (ondas eletromagnéticas) de 9,7106 Hz pode ser sintonizada em ondas curtas na faixa (comprimento de onda) de aproximadamente 
19 m 
25 m 
31 m 
49 m 
60 m
Exercício de aplicação
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Na prática
Pelo enunciado do problema temos que:
Como , temos:
Sendo assim, a resposta é a letra (C) 31 m.
Correção
Exercício de aplicação
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Na prática
Aprendemos sobre os diferentes tipos de ondas eletromagnéticas e suas características.
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O que aprendemos hoje?
Lemov, Doug. Aula nota 10: 49 técnicas para ser um professor campeão de audiência. Trad. Leda Beck; consultoria e revisão técnica de Guiomar N. de Mello e Paula Louzano. São Paulo : Da Prosa: Fund. Lemann, 2011.
Villas Bôas, Newton Tópicos de física : volume 2 / Newton Villas Bôas, Ricardo Helou Doca, Gualter José Biscuola. — 19. ed. — São Paulo : Saraiva, 2012.
Ondas Eletromagnéticas - Introdução. ([s.d.]). Fisica.net. Recuperado 27 de dezembro de 2023, de https://www.fisica.net/ondulatoria/ondaseletromagneticas.pdf 
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Referências
Lista de imagens e vídeos
Slide 3 – Disponível em: https://actu.fr/pays-de-la-loire/challans_85047/comment-regarder-le-match-de-coupe-de-france-du-challans-fc_60525301.html 
Slide 4 – Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Heinrich_Rudolf_Hertz_2_(cropped).png
Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:James_Clerk_Maxwell_big.jpg 
Slide 5 – Disponível em: https://www.preparaenem.com/fisica/as-ondas-eletromagneticas.htm 
Slide 6 – Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electromagnetic_spectrum,_NASA_illustration.jpg 
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Referências
Lista de imagens e vídeos
Slide 8 – Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpha-beta-gamma_decay.png 
Slide 9 – Disponível em: https://pixabay.com/pt/vectors/radioatividade-radioativo-s%C3%ADmbolo-35721/ 
Slide 10 – Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Propagaci%C3%B3n_por_onda_ionosf%C3%A9rica.svg 
Slide 11 – Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Radarvelocidade20022007-1.jpg 
Slide 13 – Disponível em: https://www.researchgate.net/figure/Figura-4-Funcionamento-de-um-laser_fig3_290273358 
Slide 14 – Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wavelength_Overview.svg 
Slide 15 – Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/physics/light-waves/introduction-to-light-waves/a/light-and-the-electromagnetic-spectrum 
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Referências
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