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Ciências 1o bimestre – Aula 28 Ensino Fundamental: Anos Finais Ondas e suas características – Retomada ● Ondas e suas características. ● Ondas mecânicas e eletromagnéticas; ● Características das ondas: ○ Amplitude; ○ Comprimento de onda; ○ Frequência. Diferencie os tipos de ondas nas imagens abaixo, classificando-as em mecânicas e eletromagnéticas. Onda mecânica Onda mecânica Onda eletromagnética Onda eletromagnética O conceito de onda é muito amplo e usado em muitos campos da Ciência. Podemos dizer que onda é uma perturbação que se propaga em um meio (espacial ou material). Ela é criada em um ponto qualquer e se desloca para outro local transportando energia, mas não matéria. Como essa perturbação ocorre? Ondas – Introdução Ao movimentar uma corda para cima e retornar à posição inicial, estamos transmitindo a energia mecânica por meio da perturbação no material da corda. Assim, a energia está sendo transmitida de um ponto ao outro (movimento). A onda mecânica é aquela que se propaga apenas por meio da matéria, ou seja, necessita de um meio material para a sua propagação, como o exemplo da corda que vimos no slide anterior. Onda mecânica A gota é a fonte de energia mecânica, pois ela transfere a energia para a água, que se propaga na forma de ondas! A onda eletromagnética não necessita de um meio material para propagar-se. Elas são geradas por oscilações de elétrons ou outra partícula carregada eletricamente, realizando um movimento oscilatório que produz uma onda periódica. Ondas eletromagnéticas Observem as imagens abaixo: Natureza das ondas Em pares, listem algumas características apontadas nas figuras acima identificadas por vocês. Destaquem outras que possam faltar. Leia sua resposta e preste atenção nas respostas dos demais colegas. Reescreva sua resposta ou adicione mais informações a ela de acordo com as leituras feitas pelos colegas! Água SOM Ondas sonoras são ondas do tipo longitudinais Vácuo no espaço SIRENE Não há som no vácuo! Ar Vibração sonora Vibração no ar Vibração na água LUZ Ondas eletromagnéticas são ondas do tipo transversais Vácuo no espaço Atmosfera Água Luz visível SOL ÁGUA Uma onda longitudinal ocorre quando as partículas do meio vibram na mesma direção que sua propagação. Exemplo: o som, que é composto por ondas de compressão, apresenta ondas longitudinais. Onda longitudinal e onda transversal Uma onda transversal seria como aquela das cordas: ela vibra em uma direção perpendicular em relação a sua propagação. Direção da propagação Direção da vibração Direção da propagação Uma onda cuja perturbação é de curta duração é chamada de pulso de onda. Ondas nas quais há uma sucessão de pulsos regulares, resultantes da ação de uma fonte que oscila em intervalos de tempos iguais, são chamadas de ondas periódicas. Essas ondas possuem algumas características. Vamos identificar algumas delas, tais como: • Crista; • Vale; • Amplitude de onda; • Comprimento de onda. Ondas periódicas Ondas periódicas Cristas são os pontos mais altos da onda. Vales são os pontos mais baixos da onda. Amplitude: distância máxima entre o ponto de equilíbrio e a crista da onda. Comprimento de onda (λ): pode ser entendido como a distância entre duas cristas ou vales. Período de uma onda 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Tempo (s) período (T) Neste exemplo, temos o período (T) representado entre duas cristas. Se o período é o inverso da frequência, então, quanto é a frequência? O número de ciclos no tempo total de 6 segundos está indicado pelos círculos , sendo 3 ciclos. Assim, temos Τ3 6 = 0,5 Hz. O período é Τ1 𝐹, então, teremos Τ1 0,5 , resultando em 2s. A amplitude reflete o máximo afastamento em relação ao ponto de equilíbrio e está relacionada à quantidade de energia transportada pela onda. Logo, entende-se que quanto maior a amplitude, maior será a energia transportada. Observe as amplitudes abaixo e responda: Amplitude de onda Quais das ondas ao lado possui maior energia e menor energia? A onda 1 ou a 2? 1 2 Menor energia Maior energia É representado pela letra grega λ (lambda) e sua medida é a distância entre duas cristas ou entre dois vales. Comprimento de onda 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Tempo (s) A B Trata-se de uma repetição periódica associada ao tempo. Sendo assim, é a taxa de repetição dos ciclos, em um determinado tempo, em segundos, que chamamos de frequência, representada pela letra f! Vejamos um ciclo de onda (oscilação): Frequência de ondas Do ponto A até o ponto B, temos um ciclo completo da onda, em um tempo de 1,0 segundo. Já sabemos o que é frequência, mas essa relação, na Física, tem um nome atribuído, o Hertz (Hz). A definição de frequência é: 𝑛º 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 (𝑠) . Voltando ao nosso exemplo, calcule qual seria a frequência dessa onda. Frequência e sua unidade Temos 1 ciclo completo em 1 segundo entre os dois pontos, então, temos que a frequência dessa onda é de 1Hz! 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Tempo (s) A B Aplicando Atividade 2 Julgue as afirmativas abaixo e corrija as afirmações erradas, reescrevendo-as de maneira correta. I. A frequência é medida em segundos. II. O comprimento de onda é medido em metros quadrados. III. O Hertz é a medida da frequência de uma onda. IV. A amplitude de uma onda indica a quantidade de energia que ela carrega. V. O espectro eletromagnético é contínuo e possui a mesma frequência. Aplicando Atividade 2 –Correção Julgue as afirmativas abaixo e corrija as afirmações erradas, reescrevendo-as de maneira correta. I. A frequência é medida em segundos. Hertz II. O comprimento de onda é medido em metros quadrados. metros III. O Hertz é uma medida da frequência de uma onda. unidade de medida IV. A amplitude de uma onda indica a quantidade de energia que ela carrega. V. O espectro eletromagnético solar é contínuo e possui a mesma frequência. e possui frequências diferentes. ● Aprendemos sobre a natureza e as características da ondas; ● Retomamos as diferenças entre a onda mecânica e a onda eletromagnética. Referências HEWITT, Paul G. Física Conceitual. 9a Edição. São Paulo: Bookman, 2008. THOMPSON, M.; RIOS, E. P. Observatório de Ciências. 9o ano. 3a edição. São Paulo: Moderna, 2018. LEMOV, Doug. Aula nota 10 3.0: 63 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. 3a ed. Porto Alegre: Penso, 2023. SÃO PAULO (Estado). Currículo Paulista, 2019. Disponível em: http://www.escoladeformacao.sp.gov.br/portais/portals/84/docs/pdf/curriculo_pauli sta_26_07_2019.pdf. http://www.escoladeformacao.sp.gov.br/portais/portals/84/docs/pdf/curriculo_paulista_26_07_2019.pdf http://www.escoladeformacao.sp.gov.br/portais/portals/84/docs/pdf/curriculo_paulista_26_07_2019.pdf Referências Imagens e vídeos: Slide 3 – https://dockerblogs.blogspot.com/2012/04/como-se-propaga-el-sonido.html https://fisicaemclasse.blogspot.com/2015/03/luz-e-cores-e-tambem-cor-do-vestido_3.html Demais imagens da Microsoft Slide 4 – WIKIFISICA2020, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons Disponível em: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onda_Transversal_en_una_cuerda.gif. Acesso em 11 dez. 2023. Slide 5 – https://www.gettyimages.com.br/detail/foto/droplet-impact-imagem-royalty- free/170870569?phrase=gota+de+%C3%A1gua&adppopup=true Slide 6 – https://www.gettyimages.com.br/detail/ilustra%C3%A7%C3%A3o/set-of-electromagnetic- spectrum-diagram-or-ilustra%C3%A7%C3%A3o-royalty- free/1311362176?phrase=espectro+eletromagnetico&adppopup=true Slide 7 - https://www.gettyimages.com.br/detail/ilustra%C3%A7%C3%A3o/longitudinal-and-transverse- wave-type-vector-ilustra%C3%A7%C3%A3o-royalty-free/935471032 https://dockerblogs.blogspot.com/2012/04/como-se-propaga-el-sonido.html https://fisicaemclasse.blogspot.com/2015/03/luz-e-cores-e-tambem-cor-do-vestido_3.htmlhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onda_Transversal_en_una_cuerda.gif https://www.gettyimages.com.br/detail/foto/droplet-impact-imagem-royalty-free/170870569?phrase=gota+de+%C3%A1gua&adppopup=true https://www.gettyimages.com.br/detail/foto/droplet-impact-imagem-royalty-free/170870569?phrase=gota+de+%C3%A1gua&adppopup=true https://www.gettyimages.com.br/detail/ilustra%C3%A7%C3%A3o/set-of-electromagnetic-spectrum-diagram-or-ilustra%C3%A7%C3%A3o-royalty-free/1311362176?phrase=espectro+eletromagnetico&adppopup=true https://www.gettyimages.com.br/detail/ilustra%C3%A7%C3%A3o/set-of-electromagnetic-spectrum-diagram-or-ilustra%C3%A7%C3%A3o-royalty-free/1311362176?phrase=espectro+eletromagnetico&adppopup=true https://www.gettyimages.com.br/detail/ilustra%C3%A7%C3%A3o/set-of-electromagnetic-spectrum-diagram-or-ilustra%C3%A7%C3%A3o-royalty-free/1311362176?phrase=espectro+eletromagnetico&adppopup=true https://www.gettyimages.com.br/detail/ilustra%C3%A7%C3%A3o/longitudinal-and-transverse-wave-type-vector-ilustra%C3%A7%C3%A3o-royalty-free/935471032 https://www.gettyimages.com.br/detail/ilustra%C3%A7%C3%A3o/longitudinal-and-transverse-wave-type-vector-ilustra%C3%A7%C3%A3o-royalty-free/935471032 Referências Imagens e vídeos: Slide 8 – https://www.gettyimages.com.br/detail/ilustra%C3%A7%C3%A3o/sinusoid-sinusoidal-wave- 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