Luz

A luz é uma onda eletromagnética (pois não necessita de um meio material para se propagar) e transversal (pois a direção da perturbação é perpendicular à direção da propagação da onda). A luz propaga-se em linha reta e radialmente em todas as direções.

Classificação dos feixes luminosos quanto ao modo de propagação:

Convergente: o feixe de luz converge num ponto;
Divergente: o feixe de luz diverge a partir de um ponto;
Paralelo: o feixe de luz propaga-se sempre com os raios paralelos entre si.

Classificação dos materiais quanto ao modo como são atravessados pela luz:



Opaco: não se deixa atravessar pela luz;









Translúcido: deixa-se atravessar parcialmente pela luz;







Transparente: deixa-se atravessar completamente pela luz.




Corpos luminosos e iluminados:
Fontes naturais de luz: sol e outras estrelas.
Fontes artificiais de luz: lâmpadas e velas acesas.

Corpos luminoso (corpos que produzem ou têm luz própria): Sol, outras estrelas, lâmpadas e velas acesas.
Corpos iluminados ou não-luminosos (corpos que não possuem luz própria mas refletem ou transmitem a luz que recebem de um corpo luminoso): outros objetos.

 TRIÂNGULO DE VISÃO 
Para se ver um objeto é necessário um objeto (corpo iluminado), uma fonte luminosa que ilumine o objeto e um detetor de luz (ex: olhos de uma pessoa).
O triãngulo de visão consiste na iluminção do objeto através de uma fonte luminosa e na refleção dessa luz em várias direções, podendo chegar ao observadorpois reflete a luz em várias direções, podendo chegar ao observador.

Audição

 ESPECTRO SONORO 
O espectro sonoro é o conjunto de todas as frequências possíveis para ondas sonoras. Estas frequências classificam-se em infra-sons (f < 20 Hz), som audível (20 Hz < f < 20 000 Hz) e ultra-sons (f > 20 000 Hz). Apesar de o ser humano apenas ouvir entre os 20 Hz e os 20 000 Hz, há animais que ouvem ultra-sons (morcegos, golfinhos, cães, gatos).

 NÍVEL SONORO 

O ouvido humano não consegue destinguir sons de intensidade próximas ou mais fracos. Para isso estabeleceu-se uma escala comparativa para avaliar a intensidade dos sons. A unidade da escala é o decibel (dB) e o aparelho é o sonómetro.



 



Sonómetro





 AUDIOGRAMAS

Os audiogramas são gráficos onde se representa o limiar da audibilidade em função da frequência e do nível de intensidade sonora.

Através da análise de um audiograma conclui-se que:

- se a frequência é pequena, a intensidade tem de ser grande;

- se a frequência é grande. a intensidade pode ser pequena.

A partir dos 130 dB o som provoca uma sensação dolorosa.

 

 SURDEZ 

A surdez tem diversas origens como exposição a sons de intensidade muito elevada, a malformações ou a infeções permanentes.

Pode acontecer devido aos ossículos do ouvido se colarem ao ouvido interno e assim deixam de virbrar eficazmente e não ocorre uma boa transmissão da onda sonora; devido à obstrução de canais devido à cera o que origina perda de audição.

Experiências 22 e 23 (1800 e 1900 visualizações)

 Fenómenos do Som 

 Refração de um som através de um balão 

Material:
- Balão de borracha;
- Relógio despertador.

Procedimento:
1- Encher o balão de borracha com ar expirado por ti;
2- Colocar o relógio despertador em cima de uma mesa, afastar ligeiramente o balão e encostar o teu ouvido ao balão;
3- Afastar-se lentamente do balão.

Conclusões:
- Ouviste melhor o som do relógio despertador com o ouvido encostado ao balão ou num ponto mais afastado?
- Qual é a diferença entre o ar que está dentro e o ar que está fora do balão?
- Poderá o som ter sofrido refração ao passar através do balão?

 Absorção do som 

Material:
- Relógio;
- Tampa de panela;
- Mosaico;
- Pedaços de alcatifa, corticite e esferovite.

Procedimento:
1- Colocar o relógio em cima de uma mesa e tentar ouvir o mecanismo a funcionar;
2- Aproximar a tampa de panela do teu ouvido, inclinado-a de modo a ouvires o som refletido;
3- Repetir várias vezes procedimento anterior utilizando um mosaico, um pedaço de alcatifa, corticite e esfeovite.

Conclusões:
- Com que materiais se ouve melhor o som refletido?
- Em que materiais ocorre maior absorção?

Fenómenos do Som

 REFLEXÃO DO SOM 

A reflexão é um fenómeno do som que ocorre quando a onda é obrigada a mudar de direção, ao encontrar um obstáculo (superfície refletora - lisa, polida ou dura). Para se distinguir o som refletido do original é necessário um intervalo de tempo de 0,1 segundos.

Existem dois tipos de reflexão:

Eco: consiste em ouvir a repetição de um som que foi produzido instantes antes, a uma distância mínima de 17 metros da superfície refletora;

Reverberação: consiste em ouvir uma sensação de prolongamento do som original que parecem durar mais tempo no ouvido do que seria normal e não se consegue distinguir o som original do som refletido. Este fenómeno acontece quando a distância até à superfície refletora é inferior a 17 metros.

 REFRAÇÃO DO SOM 

A refração é um fenómeno do som que ocorre quando a velocidade de propagação da onda sofre alterações, ou seja, quando muda de meio.
Um exemplo deste fenómeno é quando um som produzido numa sala fechada chega à sala do lado. O som que se propaga no ar ao encontrar a parede sofre refração (aumenta a velocidade) e chega à sala do lado. No interior da parede o som sofre reflexão e absorção, ou seja, a intensidade do dom que chega à outra sala é menor.

 RESSONÂNCIA 

A ressonância é um fenómeno do som que ocorre quando a frequência natural de vibração de um corpo é igual ou múltipla da frequência de vibração da onda sonora, ou seja, o som é ampliado.




A caixa de ressonãncia da guitarra (que faz com que o som que as cordas produzem seja ampliado) é um exemplo deste fenómeno do som.

 ABSORÇÃO 
A absorção é um fenómeno do som onde grande parte da energia da onda sonora é absorvida por materiais isolantes como a cortiça, a esferovite, a lã e as fibras, ou seja, o som refletido é muito fraco.

A mobília desta sala absorve a energia da onda sonora pois tem espumas, fibras de vidro, tapetes, tecidos, etc.

 DIFRAÇÃO 

A difração é um fenómeno do som que está relacionado com a capacidade que o som tem de contornar obstáculos. Um exemplo deste fenómeno é quando se ouve sons que vêm de trás de um muro.

Experiências 19, 20 e 21 (1500, 1600 e 1700 visualizações)

 Som (produção, propagação e propriedades) 

 Como se produz um som? 

Material:
- Diapasão;
- Martelo;
- Copo de água;
- Régua de 50 cm.

Procedimento:
1- Tocar num diapasão com o martelo, depois colocar as hastes num copo com água e observar;
2- Repetir o procedimento, mas agora sem fazer percutir o diapasão. Observar;
3- Equilibrar uma régua sobre uma mesa, deixando uma parte da régua sem apoio, e pressionar, com a mão, a outra extremidade contra a mesa;
4- Provocar o movimento da extremidade da régua que está solta.

Conclusões:
- O que observaste quando colocaste o diapasão percutido dentro de água? E quando a régua está em movimento?
- O que observaste quando colocaste o diapasão sem estar percutido dentro de água? E quando a régua parou?

 "Apagar" o som? 

Material:
- Rádio;
- Campânula;
- Bomba de vácuo.

Procedimento:
1- Ligar o rádio e verificar se este funciona;
2- Colocar o rádio no interior da campânula e ligar a bomba de vácuo.

Conclusões:
- O que acontece ao som quando se liga a bomba de vácuo?

 Características da onda sonora e propriedades do som
Para relacionar as propriedades do som com as características da onda é necessário produzir diferentes sons. Vão utilizar-se dois diapasões diferentes e uma flauta. O som dos diapasões corresponde a um lá da escala musical. O que difere é a altura do lá.

Material:
- Osciloscópio;
- Microfone;
- Dois diapasões diferentes;
- Flauta (ou outro instrumento musical).

Procedimento:
1- Aproximar o diapasão do microfone e ligar este último ao osciloscópio;
2- Bater suavemente com o martelo no diapasão e observar o sinal registado no osciloscópio e medir o período. Determinar a frequência;
3- Repetir o procedimento 2 com o outro diapasão;
4- Repetir o procedimento 2, mas dando uma pancada mais intensa;
5- Aproximar a flauta do microfone e tocar um lá. Também podes experimentar cantar um lá.

Conclusões:
- Qual a relação entre a frequência da onda e a altura do som?
- Qual é a relação entre a amplitude da onda e a intensidade de um som?
- No caso da flauta, a onda sonora não é simples; com que propriedade do som se relaciona esta característica?

Som (o que é, propriedades e propagação)

O som é uma manifestação de energia (sonora) que produz-se por vibração dos corpos e propaga-se através de ondas sonoras. Essas ondas são mecânicas (quanto à sua natureza) e são longitudinais (quanto à direção da perturbação).

 

 PROPRIEDADES DO SOM 

Altura - propriedade que se relaciona com a frequência da onda (som grave, baixo ou grosso; som agudo, alto ou fino);

maior altura <=> maior frequência

Intensidade - propriedade que se relaciona com a frequência da onda (sons fortes ou de maior intensidade; sons fracos ou de menor intensidade);

maior intensidade <=> maior amplitude

Timbre - propriedade que permite distinguir sons que tenham a mesma altura e intensidade, mas provenientes de fontes sonoras diferentes.

 PROPAGAÇÃO DO SOM 

Como já foi dito, o som necessita de um meio material para se propagar. A sua velocidade difere de meio para meio: é mais rápida nos sólidos do que nos líquidos e é mais lenta nos gases.

V som sólido > Vsom líquido > Vsom gasoso

Além do meio onde está presente, outros fatores também influenciam a sua velocidade como a densidade, a elasticidade e a temperatura (quanto maior é a temperatura, menor é a densidade do ar e maior é a velocidade de propagação do som).

Fórmula para calcular a velocidade de propagação do som:

Unidade de base SI:

d – metro (m)

∆t – segundo (s)

v – metro por segundo (m/s)

Ondas

Uma onda é a propagação de uma perturbação num meio material ou não. Uma onda transporta energia e não transporta matéria.




 CLASSIFICAÇÃO DE ONDAS 
– Quanto à sua natureza:
Ondas Mecânicas: ondas que se propagam num meio material.
ex: ondas do mar, ondas sonoras, ondas sísmicas.
Ondas Eletromagnéticas: ondas que não precisam de um meio material para se propagarem; propagam-se no vazio (ou no vácuo).
ex: ondas luminosas, ondas rádio, microondas, ondas ultra-violetas.

– Quanto à direção da perturbação:
Ondas Longitudinais: a direção da perturbação é igual à da propagação da onda. ex: som (ondas sonoras).

Ondas Transversais: a direção da perturbação é perpendicular à direção da propagação da onda. ex: luz (ondas luminosas).

Onda periódica: as suas características repetem-se no espaço e ao longo do tempo.

Onda não periódica: as suas características vão sendo irregulares.

 CARACTERÍSTICAS DE UMA ONDA PERIÓDICA 

f ---> frequência (nº de vibrações ou nº de ciclos por segundo)
unidade de frequência: hertz (Hz)
f = 1/T

T ---> período (tempo necessário para se completar um ciclo)
unidade do SI: segundo (s)
T = 1/T

f = 1/T <=> f x T = 1 <=> T = 1/f

Experiências 17 e 18 (1300 e 1400 visualizações)

Mecanismos de Transferência de Energia sob a forma de Calor

 Condução 
Material:
- Suporte universal;            - Régua;
- Barra de madeira;            - Barra metálica;
- Copo de precipitação;     - Placa de aquecimento;
- Água;                              - Cronómetro.
- Velas de cera;

Procedimento:

1- Executar a montagem, semelhante à da imagem, as velas devem distar cerca de 10 cm umas das outras;
2- Ligar a placa de aquecimento;
3- Quando a água começar a ferver ligar o cronómetro;
4- Registar os instantes em que as velas caem;
5- Executar agora a montagem com a barra de madeira e proceder de modo semelhante;
6- Terminar esta experiência quando se tiver ultrapassado o tempo total da experiência com a barra metálica.

Conclusões:
- Qual é a ordem em que caem as velas?
- Porque razão a última vela também cai?
- Em que material ocorre mais rapidamente a transferência de calor?


 Convecção 
Material:
- Balão de fundo plano;      - Água;
- Lamparina;                     - Triângulo de porcelana;
- Fósforos;             - Pequenos cristais de permanganato
- Tripé;                   de potássio;

Procedimento:
1- Executar uma montagem semelhante à da figura do lado;
2- Colocar o cristais de permanganato de potássio no fundo do balão e adicionar a água lentamente;
3- Acender a lamparina e observar.

Conclusões:
- O que acontece aos cristais de permanganato de potássio pouco depois de se iniciar o aquecimento?
- O que causou o movimento dos cristais de permanganato de potássio?