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Bem-vindos ao Mundo das Ondas!!!. OndasOndas Uma onda é uma perturbação oscilante no espaço e periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada.

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1 Bem-vindos ao Mundo das Ondas!!!

2 OndasOndas Uma onda é uma perturbação oscilante no espaço e periódica no tempo. A oscilação espacial é caracterizada pelo comprimento de onda e a periodicidade no tempo é medida pela frequência da onda, que é o inverso do seu período. Estas duas grandezas estão relacionadas pela velocidade de propagação da onda.comprimento de ondafrequência da onda velocidade Exemplos de ondas: Ondas do mar - que são perturbações que se propagam através da água. Som – Ondas Sonoras – são ondas mecânicas que se propagam através do ar, líquidos e sólidos, que é de uma frequência detectada pelo sistema auditivo. Uma onda similar é a onda sísmica presente nos terramotos. Somsistema auditivoonda sísmicaterramotos Luz, Ondas de rádio, Raio Xs, etc. - são ondas eletromagnéticas. Neste caso a propagação é possível sem um meio físico, isto é, através do vácuo. LuzOndas de rádioRaio Xsondas eletromagnéticas

3 Periodicidade das ondas

4 Período (T) - é o intervalo de tempo que a onda demora a fazer uma oscilação completa (s). Comprimento de onda (λ) – é igual à distância entre dois pontos consecutivos onde a onda se repete com as mesmas características (duas cristas ou dois vales consecutivos) (m). Frequência (f) – número de vibrações de uma partícula por segundo (Hz). Características das ondas Amplitude (A) – é a distância máxima entre a posição de equilíbrio e uma crista ou um vale (ventre) (m).

5 Comunicações a longas distâncias

6 6 A radiação electromagnética na comunicação As ondas electromagnéticas são utilizadas nas comunicações a curtas e a longas distâncias, pois deslocam-se em meios materiais e no vazio e não são absorvidas pelo ar, não perdem intensidade ao longo da sua trajectória de prpagação. Estas podem ser ondas de rádio, microondas e radiação visível. As ondas electromagnéticas são utilizadas nas comunicações a curtas e a longas distâncias, pois deslocam-se em meios materiais e no vazio e não são absorvidas pelo ar, não perdem intensidade ao longo da sua trajectória de propagação. Estas podem ser ondas de rádio, microondas e radiação visível.

7 Ondas electromagnéticas consiste na propagação de um campo eléctrico ( ) e de um campo magnético ( ), perpendiculares entre si. É uma onda transversal porque se propaga numa direcção perpendicular à oscilação dos campos eléctrico e magnético.

8 Produção de ondas rádio Para comunicar à distância é necessário converter as ondas sonoras em ondas rádio. A produção de ondas rádio só foi possível a partir dos trabalhos, sobre o electromagnetismo, realizados por alguns cientistas:

9 Hans Christian Oersted ( ) Descobriu o electromagnetismo através dos efeitos magnéticos da corrente eléctrica.

10 Michael Faraday ( ) Aprofundou o conhecimento sobre o electromagnetismo e descobriu que um campo magnético pode originar uma corrente eléctrica – Indução de corrente eléctrica. Estudou as linhas de campo.

11 James ClerK Maxwell ( ) Descobriu a relação entre os fenómenos eléctricos e magnéticos e estabeleceu quatro equações – equações de Maxwell – que resumem os conhecimentos de electromagnetismo, até então conhecidos. Afirmou que a luz é uma onda electromagnética.

12 Heinrich Rudolf Hertz ( ) Confirmou experimentalmente as equações de Maxwell. Conseguiu produzir ondas electromagnéticas a partir de circuitos eléctricos. Conseguiu transmitir ondas electromagnéticas à distância, construindo antenas receptoras de ondas electromagnéticas – ondas rádio.

13 Guglielmo Marconi ( ) Com base nos trabalhos de Hertz, sobre a produção de ondas de rádio, conseguiu transmitir um sinal a longa distância, o que lhe permitiu inventar a telegrafia sem fios e os serviços telefónicos intercontinentais, Europa-América.

14 Afinal como se Afinal como se faz a comunicação? Falando!

15 Transmissão de sinais: Sinal Analógico e Sinal Digital A comunicação faz-se através de sons e imagens que podem ser: A. Sinais Analógicos – são originados por uma grandeza que varia de um modo contínuo e suave, ao longo do tempo. Exemplos:Cassete áudio ou vídeo.

16 B. Sinais Digitais – são originados por uma função discreta, função descontínua, manifestando-se por unidades discretas, por exemplo, através dos valores 1 e 0. Exemplos: CD ou DVD.

17 NOTA: O sinal analógico, durante a sua propagação, pode sofrer alteração da sua forma devido à DISTORÇÃO, transmissão imperfeita através das antenas, INTERFERÊNCIA, sobreposição de outros sinais, ou RUÍDO, deformação devido a situações imprevisíveis, tais como as condições atmosféricas. O sinal digital não é tão afectado pelo ruído durante a transmissão, logo pode-se converter um sinal analógico num sinal digital (e vice- versa), que depois volta a ser convertido em analógico.

18 Ondas portadoras e modelação em amplitude e em frequência Para comunicar informação de um emissor para uma antena receptora a onda electromagnética tem que ter uma frequência elevada, para originar uma tensão, oscilação das cargas eléctricas na antena receptora. Assim:

19 1º Há transformação do som e/ou imagem em sinais eléctricos, num microfone ou câmara de filmar – SINAIS ELÉCTRICOS PRIMÁRIOS. 2º Para chegarem ao receptor têm que se transformar em ondas electromagnéticas de frequência elevada – ONDA PORTADORA – que transporta a informação. 3º A onda electromagnética tem que sofrer alterações nas suas características, a onda é MODULADA, isto é, consiste na combinação das características da onda electromagnética, frequência e amplitude, com as características do sinal a transmitir. Esta modulação é feita através de sinais eléctricos.

20 A modulação pode ser feita em: AMPLITUDE (AM) – é o sinal correspondente à informação que modifica a amplitude da onda portadora. A envolvente da onda portadora tem a forma idêntica à do sinal que transporta. A onda resultante é mais sensível a alterações durante a sua propagação. Na modulação da amplitude da onda só se altera a amplitude permanecendo constante a frequência.

21 21 A modulação pode ser feita em: FREQUÊNCIA (FM) – é o sinal correspondente à informação que modifica a frequência da onda portadora, associando frequências elevadas da onda portadora a amplitudes elevadas do sinal e as baixas frequências a pequenas amplitudes. Na modulação em frequência altera-se a frequência da onda portadora, mas a amplitude permanece inalterada. A modulação das ondas electromagnéticas permite a propagação do sinal a larga distância, mas para se conhecer a mensagem transmitida é necessário desmodulá-la.

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23 23 No Transmissor: A modulação ocorre no emissor ou transmissor e a desmodulação no receptor -o sinal sonoro é convertido em sinal eléctrico; -o sinal eléctrico é ampliado; -há produção de ondas rádio de elevada frequência, ondas portadoras, utilizando correntes alternadas; -verifica-se a modulação da onda portadora; -a onda moduladora é ampliada e transmitida através de antenas.

24 24 Na Atmosfera: -as ondas com maior comprimento de onda propagam-se directamente do emissor para o receptor; -as ondas com menor comprimento de onda propagam-se através de sucessivas reflexões. No Receptor: -captação da onda modulada através de antenas; -selecção da onda modulada com a frequência desejada; -desmodulação da onda, separando o sinal da onda portadora; -conversão do sinal eléctrico que contém a informação em sinal sonoro, através do altifalante; -ampliação do sinal sonoro.

25 Na comunicação da informação a curtas distâncias utilizam-se altifalantes e microfones, são os dois extremos do sistema sonoro. O MICROFONE transforma a vibração mecânica provocada pelo som em corrente eléctrica alternada de baixa frequência, isto é, transforma um sinal sonoro numa corrente eléctrica de baixa frequência, corrente alternada. O ALTIFALANTE transforma a corrente eléctrica alternada em vibrações mecânicas que reconstroem o som inicial, isto é, transforma uma corrente eléctrica num sinal sonoro.

26 O SOM… A sequência das fases mais importantes do funcionamento dos microfones de indução e dos altifalantes são: No microfone, o diafragma vibra e origina uma corrente eléctrica. No altifalante, a corrente eléctrica origina a vibração da membrana.

27 EXERCICIOS 1. Uma fonte emite pulsos periódicos numa corda à razão de 6 pulsos por segundo, gerando uma onda com amplitude de 5 cm. Ao fim de um período a onda propagou-se na corda a 4,0 cm de distância. Quais são o seu período, frequência, comprimento de onda e velocidade de propagação? 2. A figura representa uma onda transversal numa corda, cuja frequência é 100 Hz, num dado instante. a) Que relação há entre a direcção de propagação da onda e a direcção da perturbação? b) A figura evidencia a periodicidade espacial ou temporal da onda? Justifique. c) Determine o comprimento de onda, a amplitude e a velocidade de propagação.


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