COMUNICAÇÃO DE INFORMAÇÃO CURTAS DISTÂNCIAS

TRANSMISSÃO DE SINAIS Comunicação Vivemos na era das comunicações … TV Telemóvel Internet GPS… Pode fazer-se a distâncias longas Comunicação Pode fazer-se a distâncias curtas Processo de envio propositado de informação

Processo de comunicação TRANSMISSÃO DE SINAIS Processo de comunicação Emissor Receptor Produz um sinal (que contém a informação a transmitir) Recebe e interpreta esse sinal O sinal emitido pela fonte propaga-se no espaço, o que requer algum tempo pois essa informação nunca é instantânea

TRANSMISSÃO DE SINAIS Transmissão de Informação para o caso do Som Uma característica que permite detectar sinais à nossa volta é a sua possibilidade de perturbar.

TRANSMISSÃO DE SINAIS Sinal Perturbação de qualquer espécie que é usada para comunicar (transmitir) uma mensagem ou parte dela Em termos formais, é uma função que veicula informação acerca de um determinado fenómeno físico.

TRANSMISSÃO DE SINAIS Exemplos de sinais: Duas pessoas a conversarem Mergulhador que puxa a corda  Árbitro que levanta a bandeira  Toque da campainha na escola Sinais de fumo

TRANSMISSÃO DE SINAIS Ao serem emitidos os sinais propagam-se percorrendo certas distâncias Os sinais luminosos do farol servem para transmitir informações aos navios que se encontram distantes Os sinais sonoros emitidos pelo violino propagam-se na sala do concerto Os sinais electromagnéticos propagam-se no espaço até atingir a antena da televisão Em geral, para comunicar é preciso que uma perturbação se propague.

Como é que os sinais se propagam? TRANSMISSÃO DE SINAIS Como é que os sinais se propagam? Os sinais propagam-se no espaço e no tempo por meio de movimentos ondulatórios. Exemplo: Perturbação na superfície da água. Quando uma gota cai na superfície da água provoca uma onda circular (a perturbação é transmitida em todas as direcções).

TRANSMISSÃO DE SINAIS Ao colocarmos uma rolha sobre a superfície da água, esta movimenta-se para cima e para baixo, enquanto por ela passa o movimento ondulatório. Houve transferência de energia para a rolha por parte da onda A rolha oscila sem se movimentar na direcção da propagação, isto significa que a água não flúi. Não há deslocamento de matéria

TRANSMISSÃO DE SINAIS As oscilações tanto podem ser paralelas como perpendiculares à direcção de propagação do movimento ondulatório As ondas produzidas num líquido provocam oscilações nas partículas que o constituem (representadas pelos círculos amarelos) Numa onda há propagação de energia, de uma região do espaço para outra, mas não há deslocamento de matéria. Há apenas oscilações das partículas. Uma onda permite transferir energia, transmitir informação.

TRANSMISSÃO DE SINAIS Os sinais podem originar ondas que se propagam no espaço e no tempo.  Um fenómeno ondulatório caracteriza-se pela existência de uma perturbação inicial que altera localmente uma propriedade física do meio e pela propagação dessa perturbação através do meio A propagação de um sinal nunca é instantânea Esta demora um intervalo de tempo a percorrer uma certa distância Velocidade de Propagação

TRANSMISSÃO DE SINAIS A velocidade de propagação de um sinal varia consoante o meio em que se propaga. A velocidade de propagação de uma onda depende das propriedades físicas do meio e não depende da quantidade de energia transferida inicialmente

TRANSMISSÃO DE SINAIS Resumindo: Em geral, a interpretação da propagação de um sinal por meio do modelo ondulatório tem algumas características:  A transmissão de um sinal faz-se de um ponto para o outro no espaço e no tempo sem que haja transferência de matéria.  Há transferência de energia durante a propagação de um sinal.  Um sinal demora um certo tempo a percorrer um espaço e, consequentemente, pode ser-lhe atribuída uma velocidade de propagação. Esse sinal transmite-se com velocidade diferente em diferentes meios.

TRANSMISSÃO DE SINAIS Tipos de sinais: Contínuos Pulsos Sinais de curta duração que ocorrem em intervalos de tempo reduzidos e em diferentes instantes Sinais ininterruptos durante um longo período de tempo.

TRANSMISSÃO DE SINAIS Tipos de sinais: Não periódicos (aperiódicos) Sinais que são repetidos ao fim de intervalos de tempo iguais Sinais que se repetem mas em intervalos de tempo diferentes.

TRANSMISSÃO DE SINAIS As ondas podem ser classificadas em relação ao meio de propagação e em relação ao modo de propagação

Um caso particular: a onda sinusoidal TRANSMISSÃO DE SINAIS Exemplos de ondas longitudinais Exemplos de ondas transversais  Ondas sonoras  Ondas electromagnéticas  Ondas sísmicas no interior da Terra  Ondas sísmicas à superfície da Terra Um caso particular: a onda sinusoidal As vibrações das cordas de uma guitarra produzem no meio elástico (ar) perturbações rítmicas, regulares e contínuas Originam sinais sonoros que são periódicos.

Um caso particular: a onda sinusoidal TRANSMISSÃO DE SINAIS Um caso particular: a onda sinusoidal Um sinal repetido a intervalos regulares origina uma onda periódica.

TRANSMISSÃO DE SINAIS Características das ondas Período (T) - Intervalo de tempo correspondente a uma vibração completa ou ciclo. Exprime-se em segundos, no SI Frequência (f) - Número de vibrações ou, cic1os, efectuadas por unidade de tempo. Exprime-se em segundo-1 ou hertz, no SI Comprimento de onda () - Distância entre dois pontos consecutivos, na mesma fase de vibração. Exprime-se em metros, no SI. Características das ondas Velocidade de onda (v) - Quociente entre a distância percorrida e o intervalo de tempo correspondente. Exprime-se em metro por segundo, no SI Amplitude (A) - Deslocamento máximo, em relação à posição de equilíbrio. Exprime-se em metro, no SI Intensidade da onda (I) - é proporcional ao quadrado da amplitude da onda. É a energia por unidade de tempo e por unidade de área

TRANSMISSÃO DE SINAIS Relação entre a frequência e o período de uma onda Relação entre a velocidade, frequência e o comprimento de onda Relação entre a velocidade, o comprimento de onda e o período  Uma onda é caracterizada pela sua frequência (f), pois esta grandeza é independente do meio onde a onda se propaga.  A periodicidade no tempo de uma onda periódica associa-se ao respectivo período.  A periodicidade no espaço de uma onda periódica associa-se ao seu comprimento de onda

TRANSMISSÃO DE SINAIS Exemplo 1 Um bloco de massa m, assente num plano horizontal sem atrito, encontra-se preso a uma mola. Se, ao puxarmos a mola, o afastarmos da posição de equilíbrio e o abandonarmos em seguida, o bloco passará a executar oscilações livres, em torno dessa posição O corpo executa um movimento oscilatório harmónico simples.

TRANSMISSÃO DE SINAIS O deslocamento do corpo que oscila pode ser descrito em função do tempo. Como o movimento é periódico, é de esperar que as leis do movimento sejam expressas por funções igualmente periódicas. A elongação, (o afastamento em relação à posição de equilíbrio), em cada instante pode ser descrito pela função y = f (t) : y = A sen w t Unidades no Sistema Internacional Y – Elongação do corpo oscilante. O seu valor máximo coincide com A e o mínimo com -A metro (m) A – Amplitude das oscilações metro (m) radiano por segundo (rads-1) W – Velocidade angular ou frequência angular t – Tempo segundo (s)

TRANSMISSÃO DE SINAIS Exemplo 2 T é o período do movimento periódico e f é a respectiva frequência Nota: As funções trigonométricas senos e co-senos são chamadas funções harmónicas. Por isso, os movimentos descritos pela lei anterior são chamados harmónicos. Exemplo 2 Onda harmónica - representa a propagação de um sinal harmónico simples com uma dada frequência.

TRANSMISSÃO DE SINAIS  O período, T, a frequência, f, e a amplitude, A, de uma onda harmónica dependem do sinal emitido pela fonte  Duas ondas da mesma frequência, propagando-se em meios diferentes, possuem comprimentos de onda diferentes, pois v =  f O comprimento de onda, , depende da fonte e das propriedades do meio. Há muitos tipos de ondas harmónicas. Mas todas têm uma origem comum: um sinal harmónico proveniente de um oscilador. O sinal de rádio é um sinal harmónico caracterizado pela sua frequência (a frequência desse sinal não varia entre o emissor e o receptor).

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Todos os sons são produzidos por fontes sonoras. Um diapasão é constituído por uma barra de aço que tem duas extremidades em forma de U. Cada diapasão emite sempre o mesmo som quando tocas nele com um martelo O elástico produz sons quando o puxas e depois o largas rapidamente Uma lâmina metálica produz sons quando puxas a extremidade livre e, em seguida a soltas Da vibração do elástico, do diapasão e da lâmina metálica produzem-se sons

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Nas fontes sonoras ocorrem vibrações de meios materiais elásticos que se transmitem por ondas. Sinal sonoro Pode originar Onda periódica Resultado de uma vibração A frequência e a amplitude da fonte sonora determinam a frequência e amplitude da onda sonora Pode visualizar-se a onda sonora produzida por um diapasão e medir-se a sua frequência de vibração num osciloscópio

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Como se interpreta o mecanismo de propagação do sinal sonoro como uma onda longitudinal? O som a propagar-se num meio mecânico é semelhante a uma onda longitudinal a propagar-se ao longo de uma mola Existem sucessivas compressões/rarefacções das partículas do meio. Existem grupos de espiras alternadamente comprimidas ou distendidas (que voltam a um mesmo estado de compressão ou distensão).

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Como se interpreta o mecanismo de propagação do sinal sonoro como uma onda longitudinal? Tal como numa mola, o sinal sonoro propaga-se por sucessivas compressões e rarefacções das partículas do meio Diapasão a vibrar

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Como se interpreta o mecanismo de propagação do sinal sonoro como uma onda longitudinal? A onda sonora formada a partir da extremidade do diapasão, produz um vaivém alternado das partículas do ar cada molécula efectua deslocamentos infinitesimais em torno da posição de equilíbrio (gráfico A).

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Como se interpreta o mecanismo de propagação do sinal sonoro como uma onda longitudinal? Como consequência desses movimentos, o meio experimenta variações periódicas de pressão a pressão do ar, em cada local, varia alternadamente, aumentando e diminuindo no decorrer do tempo (gráfico B).

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Como se interpreta o mecanismo de propagação do sinal sonoro como uma onda longitudinal? A comparação entre os dois gráficos permite afirmar:  A variação de pressão é máxima quando o deslocamento da molécula a vibrar é nulo.  A variação de pressão é nula quando o deslocamento devido ao vaivém da molécula a vibrar tem o valor máximo.

Som – produção e propagação de um sinal sonoro É curioso que o gráfico B tenha um aspecto transversal. No entanto, representa uma onda longitudinal. A curva representa o aumento ou a diminuição da pressão do ar e não o movimento do ar para cima e para baixo. Nos meios gasosos é costume caracterizar a propagação dos sinais sonoros pelas variações de pressão Isto porque são essas variações de pressão que permitem a detecção dos sinais, quer pelos ouvidos, quer por microfones O sinal sonoro resulta da vibração de um meio mecânico ou de uma perturbação mecânica que se propaga até aos detectores (que podem ser os nossos ouvidos ou por exemplo um microfone), através de ondas que são um caso particular de ondas longitudinais.

Som – produção e propagação de um sinal sonoro A velocidade de propagação das ondas sonoras é independente da fonte sonora Depende da natureza do meio material elástico que vibra. A velocidade de propagação do som nos sólidos é maior do que nos líquidos, sendo menor nos gases No ar, para qualquer frequência, a velocidade de propagação do som depende das condições atmosféricas, tais como a humidade e a temperatura É independente da frequência

Som – produção e propagação de um sinal sonoro As ondas sonoras não se propagam no vazio – é sempre necessário um meio material para o som se propagar. O som ou qualquer onda mecânica é um fenómeno de transferência de energia entre as partículas constituintes de um meio material elástico, sem que exista transporte destas. A vibração do ar atinge os ouvidos de quem escuta mas o ar não se move até eles

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Espectro sonoro O espectro sonoro é o conjunto das frequências de todas as ondas sonoras

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Os sons são percepcionados de maneira diferente pelos diversos animais Os infra-sons e os ultra-sons não provocam sensação auditiva no ouvido humano

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Propriedades do som  Está associada à frequência da onda sonora  Quanto maior a frequência, mais agudo é o som Altura  Quanto menor a frequência, mais grave é o som Altas frequências: Sons agudos Baixas frequências: Sons graves

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Propriedades do som  Está associada à amplitude da onda sonora Intensidade  Quanto maior a amplitude da onda, mais forte é o som Som fraco: pequena amplitude Som forte: grande amplitude

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Propriedades do som

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Propriedades do som

Som – produção e propagação de um sinal sonoro Propriedades do som  Está associado à complexidade do som  Depende da forma da onda sonora Timbre  Permite distinguir os sons produzidos por diferentes instrumentos

FIM