Experiência Com Interferência

Objetos utilizados :
uma caixa de metal
2 aparelhos celulares

Praticando :

Pegue a caixa de metal, coloque um dos aparelhos dentro da caixa e tempe-a, com o outro aparelho ligue para o mesmo. Assim o celular dentro da caixa não irá tocar, desse modo acontece a interferência.
 Isso acontece muito com pessoas que estão no metrô, elevador etc

Exercício sobre interferência

1. (UEG) Com base em seus estudos sobre movimento ondulatório, responda ao que se pede.

a) A interferência entre duas ondas atrapalha a propagação de ambas? Justifique.
b) Em uma interferência entre duas ondas ocorre perda de energia? Justifique.

GABARITO

A. Não, a interferência é um fenômeno que não interfere na propagação, só diz respeito a soma das amplitudes das ondas: se elas estiverem em fase, temos uma interferência construtiva; se não estiverem, será uma interferência destrutiva. Depois da interferência, as ondas continuam se propagando como se nada tivesse acontecido.

B. Não, na interferência haverá uma redistribuição de energia, mas não haverá perda.

Interferência

Interferência

  
 Podemos dizer que quando duas ou mais ondas chegam ao mesmo tempo a um ponto em comum de um meio, ocorre o fenômeno da interferência, ou seja, as ondas se superpõem naquele ponto, originando um efeito que é o resultado da soma algébrica das amplitudes de todas as perturbações no local de superposição. Seu entendimento só foi possível com a formulação do Princípio da Superposição, por Thomas Young.

Young, na passagem do século XVIII para o século XIX, elaborou um experimento conhecido como experimento das duas fendas, no qual fez um feixe de luz interferir nele mesmo, após ser difratado por um par de fendas.

O que acontece quando dois pulsos se cruzam no meio do caminho de propagação?

Nos pontos onde ocorre superposição, o efeito resultante é a soma dos efeitos que seriam produzidos pelas ondas que se superpõem, caso atingissem isoladamente aquele ponto. Após a superposição, cada onda continua sua propagação no meio, com suas propriedades inalteradas. Vejamos as figuras abaixo.

O fenômeno da superposição dos efeitos das ondas que se cruzam é denominado interferência. Podemos ter dois tipos de interferências: a construtiva e a destrutiva. Observe a figura abaixo:

Na interferência construtiva ocorre um reforço da onda, e a amplitude da onda resultante é maior do que a amplitude de cada uma das ondas que se superpõem.

No caso da interferência destrutiva ocorre um cancelamento da onda, sendo esse cancelamento total ou parcial, e a amplitude da onda resultante é menor do que pelo menos uma das amplitudes das ondas que se superpõem. Quando ocorre a interferência totalmente destrutiva, o meio não apresenta efeito das perturbações, permanecendo o ponto em equilíbrio, enquanto perdurar a superposição.

No ramo das telecomunicações, o estudo da interferência é muito importante, pois esse fenômeno é um dos fatores responsáveis pela limitação no tráfego das informações, produzindo ruídos e outros tipos de interferências que podem ser reduzidos com certos tipos de modulação. Esse fenômeno também ocorre nas bolhas de sabão: o feixe luminoso ao incidir na bolha sofre interferência tanto na superfície superior quanto na inferior. Em virtude disso, surgem regiões escuras que são as zonas de interferência destrutiva e as regiões claras que correspondem às zonas de interferência construtiva.

O ouvido humano

O ouvido humano é subdividido em três partes: ouvido externo, ouvido médio e ouvido interno.

As divisões do ouvido humano

O ouvido humano é o responsável pelo nosso sentido auditivo.

A maior parte do aparelho auditivo está concentrada no interior da cabeça. Nossos ouvidos são subdivididos em três partes:

• Ouvido externo – onde está o canal auditivo.

• Ouvido médio ou cavidade timpânica – onde se encontram o tímpano, a bigorna, o martelo e o estribo.

• Ouvido interno – onde se concentram o estribo, o nervo auditivo e o caracol (também conhecido por cóclea).

Ao atingirem nossos ouvidos externos, as ondas sonoras percorrem o canal auditivo até chegar no tímpano. Este, por sua vez, vibra quando identifica variações de pressões mesmo muito pequenas, causadas pelas ondas sonoras.

As vibrações do tímpano avisam a dois ossos da cavidade timpânica (martelo e bigorna) que existe um som e estes, então, acionam outro osso (o estribo) que repassa essa informação ao ouvido interno.

Ao passarem por cada um desses obstáculos, as ondas sonoras são amplificadas e chegam ao caracol do ouvido.

O ouvido interno é composto pela cóclea que apresenta forma de caracol. Esta contém pequenos pelos que vibram quando há uma propagação do som. Essa propagação ocorre de forma fácil em virtude de um líquido existente dentro do ouvido interno, que estimula as células nervosas do nervo auditivo enviando esses sinais ao cérebro, fazendo com que tenhamos a percepção do som

Experiência de Física- Reflexão da Luz, Espelho Plano

LUZ

Luz é a radiação eletromagnética, capaz de provocar sensação visual num observador normal. Transporta uma energia chamada  energia radiante, que é capaz de sensibilizar as células de nossa retina e provocar a sensação de visão.

A misteriosa natureza da luz sempre foi tema de fascínio para os maiores cientistas do mundo, despertando controvérsias, polêmicas e interpretações conceituais duvidosas que, ao longo do tempo, foram sendo adaptadas, reformuladas ou mesmo refutadas pela comunidade científica.

O prestígio de lsaac Newton foi responsável pelo fato de a teoria corpuscular da luz (teoria que admitia que a luz era formada por um feixe de partículas) predominar por muito tempo, mesmo sem explicar de maneira convincente muitos fenômenos ópticos, como, por exemplo, o caso da refração, que recebia uma explicação conceitual coerente com a observação experimental, mas que chegava à conclusão (que hoje sabemos ser equivocada) de que a luz teria velocidade maior na água do que no ar.

Por sua vez, a teoria ondulatória da luz, mesmo sem contar com paternidade tão eminente, conseguia explicar de maneira satisfatória um grande número de fenômenos.

Em 1850, ficou comprovado experimentalmente que a velocidade da luz no ar era maior que na água e, em 1860, com a teoria eletromagnética de Maxwell, ficou sentenciada a estabilidade e a credibilidade da teoria ondulatória da luz.

Porém, por conta de uma grande ironia da ciência, no final do século XIX, em uma das experiências com- probatórias da teoria ondulatória da luz, descobriu-se o efeito fotoelétrico, que ressuscitaria o modelo corpuscular para a luz. Desta maneira, a aceitação de uma natureza dupla (dualidade onda-partícula) foi inevitável. Hoje, a moderna teoria quântica descreve com requintes matemáticos o “mundo invisível” das interações subatômicas sem, contudo, sem tomar partido definitivo nesta questão.

A luz ocupa uma posição intermediária na escala dos comprimentos de onda. Apresenta tanto propriedades ondulatórias como corpusculares.

LEIS DA REFLEXÃO DA LUZ

1ª lei: O raio incidente, o raio refletido e a normal em reflexão pertencem ao mesmo plano.

2ª lei: O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de reincidência.

Meios de Propagação:

• Meio homogêneo: Apresenta as mesmas propriedades físicas em todos os seus pontos.
• Meio isótropo ou isotrópico: As propriedades físicas medidas em um ponto do meio não dependem da direção em que são examinadas.

Quando um meio é simultaneamente homogêneo, transparente e isótropo, ele é chamado de ordinário ou refringente.

Meios Transparentes:

• Permitem a passagem da luz, e os objetos podem ser observados através deles.
  Exemplos: o ar, a água, o vidro e os cristais perfeitamente sólidos.

Meios Translúcidos:

• Permitem a passagem de uma parte da luz incidente, e por essa razão os objetos não podem ser observados totalmente através deles. Só se observam contornos.
  Exemplos: o vidro martelado banheiros(usado nos banheiros) e o papel vegetal.

Meios Opacos:

• Não permitem a passagem da luz.
  Exemplos: madeira e parede de concreto.

REFRAÇÃO DA LUZ

Um raio de luz vindo de um meio opticamente menos denso (exemplo: ar) e incidindo obliquamente sobre um meio mais denso (exemplo: água), muda de direção no ponto de encontro, formando um ângulo. Assim, os raios de sol que incidem sobre uma nuvem vêm numa direção e saem em outra; são desviados pelo meio mais denso – nuvem – . a luz muda de direção devido às diferentes velocidade com que atravessa substâncias diversas. Mas só incidindo obliquamente sobre a água é que a luz se desvia – se incide perpendicularmente, não muda de direção

FONTES DE LUZ

São fontes capazes de emitir luz. As fontes de luz classificam-se em:

primárias: são as fontes que emitem luz própria, ou seja, a luz que produzem.

As fontes primárias se subdividem em:

• incandescentes: são aquelas que emitem luz em virtude de sua elevada temperatura. Exemplos: o sol, as lâmpadas de defilamento.
• luminescentes: emitem luz em temperaturas mais baixas. Exemplos: lâmpada fluorescente (que necessita ser excitada para emitir luz); substâncias fosforescentes, que reemitem uma fração da luz que absorveram momentos atrás.

secundárias: são os corpos iluminados, que não possuem luz própria. Constituem a classe de todos os objetos que, por reflexão, retransmitem a luz que recebem. Exemplos: as plantas e satélites do sistema solar e de um modo geral, todos os objetos que enxergamos.

PRINCÍPIOS DA PROPAGAÇÃO DA LUZ

Primeiro princípio: Propagação Retilínea da Luz

• Em meios transparentes e homogêneos, a luz se propaga em linha reta.

Segundo princípio: Independência dos Raios Luminosos

• Se dois ou mais raios de luz, vindos de fontes diferentes, se cruzam, eles seguem suas trajetórias de forma independente, como se os outros não existissem.

Terceiro princípio: Reversibilidade dos Raios Luminosos

• Se um raio luminoso se propaga numa direção e em sentido arbitrário, outro poderá propagar-se na mesma direção e em sentido contrário.

É o que acontece quando olhamos através de um retrovisor e percebemos que alguém nos observa através dele.

NATUREZA DA LUZ

Tem característica dupla. Compõe-se de corpúsculos denominados fócons, os quais se propagam em ondas transversais. É uma partícula subatômica, desprendida por átomos e dotada de alta energia luminosa, as diferenças de energia dão diferentes de cor. A propagação da luz no vácuo, é sempre igual, isto é, se processa sempre à mesma velocidade. A mais recente medição da velocidade da luz, efetuada em 1956 confere à velocidade no valor de 299.792,4km por segundo. Quando a luz atravessa substâncias materiais, seus raios sofrem ligeiro retardamento, conforme a substância, conforme também o seu ângulo de saída.

Exercício :

 A velocidade de propagação da luz em determinado líquido é 80% daquela verificada no vácuo. O índice de refração desse líquido é:

a)1,50

b)1,25

c)1,00

d) 0,80

e) 0,20

Resposta Questão 

Inicialmente, é necessário separar os dados oferecidos pelo problema:

c – velocidade da luz no vácuo;

80% c = 0,8c é a velocidade de propagação da luz no líquido.

Utilizando a equação:

n = c

      v

Substituindo os dados:

n =    c  

      0,8c

Cancelando c, temos:

n = 1 = 1,25

     0,8

O índice de refração é 1,25: Alternativa “b”.

Experiência - Apagar vela com ondas sonoras 

                                  SOM

A área da Física que estuda o som é chamada de Acústica. Para entende-la melhor precisamos relembrar alguns conceitos:

Onda: é a variação periódica de uma grandeza física. Uma onda é composta por:

Crista: Pontos de maior intensidade, o topo da onda.

Vale: Pontos de menor intensidade da onda.

Nível Médio: Pontos entre o as Cristas e os Vales.

A distância entre a crista ou o vale e o nível médio é chamada amplitude (y). Já a distância entre duas cristas consecutivas ou dois vales consecutivos é chamada de comprimento de onda (λ).

Onde:

λ – Comprimento

y - Amplitude

O tempo que uma oscilação leva para se repetir é chamado período (T), medido em segundos(s). A frequência (f) significa quantas vezes uma oscilação se repete por unidade de tempo, medida em Hertz (Hz). Dessa forma:

f = 1/t

O Som é uma onda mecânica que possui a intensidade e frequência necessárias para ser percebida pelo ser humano. Entendemos como onda mecânica uma onda que precisa de meios materiais, como o ar ou o solo, para se propagar. As frequências audíveis pelo ouvido humano ficam entre 16 Hz e 20000Hz (20kHz). Dentro desta faixa a encontram-se a voz humana, instrumentos, musicais, alto-falantes, etc.

Abaixo de 16Hz temos os infra-sons, produzidos por vibrações da água em grandes reservatórios, batidas do coração, etc.

Acima de 20kHz estão os ultra-sons emitidos por alguns animais e insetos (morcegos, grilos, gafanhotos...), sonares, aparelhos médicos e industriais.

Os dispositivos que produzem ondas sonoras são chamados de fontes sonoras. Entre os que mais se destacam estão aqueles compostos por:

Cordas vibrantes como violão o  piano, as cordas vocais etc.

Tubos sonoros como órgão flauta, clarineta.

Membranas e placas vibrantes tal como o tambor

Hastes vibrantes como o diapasão, triangulo, etc.

Podemos caracterizar os sons a partir de sua intensidade, altura ou timbre.

A intensidade está ligada à quantidade de energia transportada pelo som. Desta forma, conforme a intensidade do som dizemos que ele é mais forte (a onda possui maior amplitude) ou mais fraca (a onda possui menor amplitude).

A altura está relacionada com a freqüência do som. Assim distinguimos os sons mais altos como os de maior frequência (mais agudos) e os mais baixos como os de menor frequência (mais graves). As notas musicais buscam agrupar diferentes freqüências sonoras produzidas por um instrumento.

O timbre corresponde ao conjunto de ondas sonoras que formam um som. O timbre permite diferenciar diferentes fontes sonoras, por exemplo é fácil perceber que o som de uma guitarra e de uma flauta são completamente diferentes.

A velocidade do som no ar é de 340 m/s. A fórmula que relaciona velocidade, amplitude e frequência sonora é:

V = λ . f

Exercício:

A uma certa distância de uma fonte sonora, que produz um som de propagação uniforme no espaço, a intensidade sonora corresponde a 0,2 W/m2. Sabendo que a potência da fonte é constante e vale 10 W, determine a distância entre a fonte e o ponto de marcação do valor da intensidade.

a) 1 m

b) 2 m

c) 4 m

d) 5 m

e) 15 m

LETRA “B”

Como o som se propaga de forma uniforme em todas as direções, a melhor área de propagação a ser considerada é a de uma esfera. Portanto, sendo a área da esfera 4 πR², temos que a intensidade sonora é:

I = P → I.A = P → I . 4 πR² = P
     A

A distância entre a fonte e o ponto considerado é o raio da esfera, logo:

R² =     P    
         4π.I

R² =         10         
        4 . 3,14 . 0,2

R² =    10    
        2,512

R² = 3,99

R ≈ √4

R ≈ 2 m

Curiosidades Sobre Magnetismo

A invenção da bússola e sua importância para humanidade

A invenção da bússola revolucionou a história da humanidade e deu ao homem a possibilidade de explorar um mundo novo. Tudo começou com a descoberta da agulha magnética, que era atraída para a direção dos pólos do planeta Terra.

A bússola foi inventada e aperfeiçoada por Flávio Gióia, em Amalfi, na Itália, no ano de 1280. Segundo relatos históricos, o inventor teria usado uma caixa para colocar a rosa-dos-ventos com elementos de magnetismo.

A bússola tem a referência da rosa dos ventos, que contém os pontos cardeais, colaterais e subcolaterais da Terra. Esse objeto conta ainda com uma agulha magnética, que é atraída pelo magnetismo da Terra.

Graças à invenção da bússola, o homem deu início às grandes navegações. Com a ajuda do aparelho, os espanhóis e portugueses conseguiram se aventurar pelos mares e colonizar diversas regiões da América.

Antes da invenção oficial da bússola, no entanto, o homem antigo já contava com um dispositivo semelhante, que teria sido inventado em 2000 a.C., pelos chineses.

A bússola é eficiente graças a grande quantidade de ferro derretido que existe no interior da Terra. Esse ferro funciona como um imã, que atrai a agulha magnetizada da bússola.

Quais os imãs mais fortes da Terra?

Os ímãs são objetos com campos magnéticos. A força dos imãs atrai metais, como o ferro, o níquel e o cobalto.

Existem muitos tipos de imãs, como os ímãs permanentes ou inflexíveis, que criam seu próprio campo magnético o tempo todo; e os ímãs temporários ou flexíveis, que só produzem campos magnéticos na presença de um outro campo magnético.

Também existem os eletromagnetos, que produzem campos magnéticos só quando a eletricidade passa por sua estrutura.

Dependendo do seu material de fabricação, os ímãs produzem forças diferentes, mais fortes ou mais fracas. De uma maneira geral, temos ímãs de alnico compostos por alumínio, níquel e cobalto. Todos esses tipos são mais fortes do que os ímãs de cerâmica.

Os tipos de imãs mais fortes da Terra são justamente os que fazem parte de uma categoria chamada de metais de terras raras, como os ímãs de neodímio, que contêm ferro e boro; e os ímãs de cobalto-samário, que combinam o cobalto com o elemento de terras raras.

Pesquisas de cientistas também descobriram que os polímeros magnéticos são ímãs plásticos. Estudiosos dos Estados Unidos desenvolveram o maior imã do mundo, chamado de Split Magnet, projeto feito com dois imãs de alto magnetismo. A potência gerada pelo imã é de 25 Tesla, equivalente a 500 mil vezes o total do campo magnético do planeta Terra.

O Split Magnet é hoje o imã mais forte da Terra. Ele será usado em pesquisas da área de Física, Química e Bioquímica, como em medições ópticas, no estudo da estrutura eletrônica de materiais e no desenvolvimento de células fotoelétricas e semi-condutores para computadores.

O Tubo Antigravidade (experiência de Física - magnetismo)

MAGNETISMO

Magnetismo é o fenômeno de atração ou repulsão observado entre determinados corpos, chamados ímãs, entre ímãs e certas substâncias magnéticas (como ferro, cobalto ou níquel) e também entre ímãs e condutores que estejam conduzindo correntes elétricas. Todo ímã apresenta duas regiões distintas, em que a influência magnética se manifesta com maior intensidade. Essas regiões são chamadas de polos do ímã. Esses polos possuem comportamentos diferentes na presença de outros ímãs, e são denominados Norte (N) e Sul (S). 

Tem-se a impressão de que os polos do ímã são idênticos, mas isso não é verdade, pois, suspendendo-se o ímã horizontalmente por um fio atado ao seu centro, verifica-se que, após uma série de oscilações, ele volta sempre à mesma extremidade sensivelmente para o norte e a outra para o sul. Denomina-se por isso polo norte a extremidade que se volta para o norte, e polo sul a outra.

Chamamos de ÍMÃ TEMPORÁRIO aquele que se comporta como um ímã somente quando em contato ou nas proximidades de outro ímã.

Atrações e Repulsões 

A diferente natureza dos polos de um ímã, já posta em evidência devido à sua orientação particular, evidencia-se mais ainda quando se notam as ações que os polos de um ímã exercem sobre os polos de outro ímã.

Aproximando-se do polo norte de um ímã o polo sul de outro ímã, nota-se uma atração. A partir da figura acima, podemos enunciar a lei da força magnética: Polos da mesma natureza se repelem e de naturezas diferentes se atraem.

CAMPO MAGNÉTICO

Assim como a força gravitacional e a força elétrica, a força magnética é uma interação à distância, ou seja, não necessita de contato. Dessa forma, associamos aos fenômenos magnéticos a ideia de campo, assim como nos fenômenos elétricos. Consequentemente, dizemos que um ímã gera no espaço ao seu redor um campo que chamamos de Campo Magnético (B→B→). O campo magnético interage com outros ímãs, com as substâncias magnéticas e com correntes elétricas.

Linhas de Campo MagnéticoPara se evidenciar a extensão de um campo magnético, espalha-se limalha de ferro em uma folha de papel sob a qual se encontra um ou mais ímãs. Os pedacinhos de limalha de ferro dispõem-se segundo linhas curvas que ligam os polos norte e sul, chamadas linhas de campo ou linhas de força.

Por convenção, considera-se que, no campo exterior a um ímã, as linhas de campo saem pelo polo norte e entram pelo polo sul do ímã.

  

PROPRIEDADES DOS ÍMÃS

Os polos de um ímã são inseparáveis. Não é possível partir um ímã em duas partes para separar o polo norte do polo sul. Serrando-se um imã transversalmente, obtêm-se dois novos imãs completos, isto é, surgem na secção de corte polos contrários aos das respectivas extremidades.

Quando partimos ao meio um ímã em barra, obtemos dois novos ímãs. 

Quando aquecemos um ímã acima de uma determinada temperatura, ele deixa de gerar campo magnético. Os ímãs de níquel perdem sua capacidade quando aquecidos a 350ºC, os de ferro a 770ºC e os de cobalto a 1.100ºC. Essas temperaturas são chamadas de temperaturas de Curie.

Quando aquecemos um ímã ele perde suas propriedades magnéticas.

BússolasSão aparelhos que servem para a orientação dos viajantes, que usam como ponteiro uma agulha magnetizada, ou seja, se comportando como um ímã. 

Uma bússola sempre tende a orientar-se paralelamente ao campo magnético aplicado sobre ela, com o polo norte da bússola apontando no sentido do campo. 

MAGNETISMO TERRESTRE

A Terra exerce sobre uma agulha magnética a mesma ação que um poderoso ímã. A Terra pode ser então considerada como um grande ímã, cujos polos magnéticos estão próximos dos polos geográficos.

A Terra exerce sobre uma agulha magnética uma ação que tende a fazer a agulha orientar-se paralelamente ao campo magnético. Chama-se polo norte de uma agulha magnética (bússola) a extremidade que sempre está voltada para o polo norte da Terra e polo sul a extremidade que se dirige para o polo sul da Terra. Observe que, como o polo Norte Geográfico da Terra atrai a extremidade norte da bússola, ele deve ter as características de um polo sul magnético. 

O campo magnético da Terra protege o planeta dos chamados raios cósmicos, feixes de partículas de altas energias que vêm do Sol. Ao se aproximar da Terra, as partículas carregadas eletricamente são desviadas, devido à interação magnética, em direção aos polos. Essas partículas são desaceleradas ao entrar na atmosfera, emitindo radiação. A visualização desse fenômeno é chamada de AURORA, que pode ser Boreal (Norte) ou Austral (Sul).