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Tipologia: Notas de estudo
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Compartilhado em 03/06/2017
4.6
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Caro Aluno e caro Professo!
Nos dias de hoje, a Fisica (^) originou modiflcac6es profundas emtodos (^) os dominios da ciencia
auxiliar (^) did6ctico para (^) os alunos e prcfessores. O llro Pr1-Ufiile$ifiirio (^) F/sica i2 foi concebido de acoido com (^) o novo curiculo do progmma de Fisica, vigente (^) em Molambique, para a 12.. classe- Neste (^) livro, as mat6rias sao expostas de forma (^) c.Iara e did6ctica, ve frcando-se (^) um equilibrio entre a componente te6rica explicativae (^) a matematica. Ao apresentar cada (^) tema, procuramos sempre fazer (^) rcfer€ncia aos assuntos abordados nasclasses (^) anteriores de modo a permitir (^) uma
a verificaqao pratica (^) dos assuntos estudados, os exercicios rcsolvidos e, ainda, (^) numerosos exercicios de mriltipla escolha, com vista (^) a melhor preparar o aluno para (^) o exame final. O presente (^) livro encontra se dividido (^) em seis unidades. No iim de cada (^) unidade sao apresentados conceitos basicos, (^) exercicios resolvidos, exercicios nao lesolvidos (de escolha
os exercicios nao resolvidos. Apelamos aos alunos para que usem (^) regularmente o livro lendo a (^) teoria, resolvendo os exercicios e realizando (^) as actividades experimentais (^) nele propostas, de modo a garantir^ o sucesso na (^) disciplina de Fisica. Esperamos que este livro possa (^) contribuir para o 6xito do trabalho (^) acadamico ao longo do
desejados.
Estrutura do Livro
trabalho diario, quer na escola quer^ no estudo feito (^) em casa,
lndicaeio da unidade (^) e do rema
lmagem motivadora (^) e indicaeao dos obiectivos da (^) unidade, para ajudar a medir o sucesso do trabalho realizado em .ada unidade
Textos explicativos, em que os contetdos sao expostos de (^) forma clara e organizada
Tabelas informativas. que (^) complementam
tI ri^ ,.^ ,^ ,r.^ ii,or^ .i.r!^ .r^ <fd^ p. i.rp^ ,
Exemp[os de exercicios com a respectiva resolu9eo para aplicar os conhecimentos adquiridos
Exercicios de escolha mLiltipla, permitindo veriflcar a aquisigao dos conhecimentos
Sugest6es de experiencias a realizar em laborat6rio para aplicaqao € verificaeao dos conhecimentos adquiridos
P.ig. lo
- 1.2 Caracteristicas de uma onda ----.---..--- 1.1 Natureza c modalidadc dc propngalJo.. ll - 1.3 Difere ta entre orrdas rnecanicas e electromagn6ticas l - 1.4 Onclas mccAnicas - 1.5 Ondas electronragn6tic - 1.5.1 f,rpcctro das orrdas electroma8n6tjcas ] - 1.5.2 Espectro 6ptico - 1.5.2.1 Classificaqao dos espectros 6pticos........ l - 1.5.3 Anilise espectral na indistria .-... l - 1.5.4 Propriedades e aplicaqdes das ondas electronragneticar....... l - 1.5.,1.1 Propriedades drs ondas electromagn6ti l - 1.5.4.2 Aplicaq6es das ondas electromagrr€ticas l
Unidode 6 Osciloe5es^ mec6nicos^ ................ 134
mecanicas e electromagn6ticas;
. (^) explicar fenomenos da Natureza com bas€ nas^ propriedades gerais e especiflcas das^ ondas^ electro- magn6ticas:
com base nasformas de^ transmis- sao de calor;
. (^) aplicar o principio fundamental da calorimetriana resolueao^ de^ exer- cicios concretos;
vidade em funeSo^ da^ frequencia^ e do comprimento de onda.
aquelas em^ que^ adireccao^ da perturbaCao (^6) Perpendicular
qao (^) da perturbaEao coincide com a^ direcqao^ daPlopagalio,
(frgura 3).
: ... ligura 4: O^ comprimcnto^ de^ onda^ 6 a^ dista'cia enfue dojs pontos consecutivos^ que^ oscilamna^ mesma
i.... r,lg"ra:, As ondas^ quc^ se^ propagam^ nrrma^ mola el'istica^ sio
As caracteristicas dc^ uma^ onda,^ seja^ mecinica^ orr^ electmmagn'tica^ sao: a amplitude; o comprimento; o periodo; a frequancia; a velocidade de propagaqao. /) +-^ r-^ N^ Y@)^ i+^ r^ l
@ Caracteristicas^ de^ uma onda
+r-n
perco er^ a^ distancia entrc^ dois^ Pontos consecutivos que oscilam na mcsma^ fa A amplitude (A) de^ uma onda^6 o^ valor^ m6ximo atingido^ pela^ perturbacao numa crista^ ou num ventre de onda durante^ a sua^ propagaqao.^ f) conprimento^ de^ onda^ (i)^ 6 a^ distincia^ entre
delil1ir o^ comprimento^ de^ o^ da^ como^ a^ diltencia^ entre^ duas cristas^ consecutivas ou^ a^ distancia entre dois valcs^ coDsecutivos. O^ periodo (T)^6 o tempo^ nccess6rio^ para^ a^ onda percorrer^ um comprimento de^ onda (figura^ 5).^ A^ Irequencia^6 o^ nrfmero^ de^ oscilag6cs^ completas^ efectuadas pela onda na unidade de^ tempo;^ ou^ seia,^ matematicamente: t= (^) *
Onde: I?^6 o^ nrfmero^ de oscilaq6es^ completas;^ At 6^ o^ tempo No Sistema Internacional de^ Unidades,^ SI,^ a^ unidade^ de^ frequ€ncia^ chama-se^ Hertz (Hz)'
Existe urna relaqao entre
Ord.:e e(rron.gqeri..s R.d..a..ln (^) co.po n.!.o
a frequCncia e o periodo. O pcriodo (^) a o inverso (^) da ftequencia e vice
Meio velocidade (mh)
H drog6nro (271 K: 0'Pa) ) ... Tabela 1: Velocida.lc d. (^) tropaSalao do som.m
Ilsta caracteristica, a velocidadc, 6 a mais importante e a finita-.^ unidade (^) develocidade
matro (^) lor seglmdo (^) hn/r. A vebcidade de pro pagacao (^) dc uma deierrninada onda depende do meio (^) material onde se move- Por exemplo, a tabela A direlta aprese ta os valoles da velocidade de propagaqar()^ rlo som nalguns nleios. Repare-se que a vckrcidade (^) de propagalao do som 6 nlaior na 6gua do que no ar e no hidmg6nio.
[t Diferenga^ entre^ ondas^ mecinicas^ e^ electromagn6ticas
meios de propagaEio.^ As ondas mecanicas sao originadas por oscilae6es mecanicas enquanto as ondas electromagn6ticas sao originaLlas por oscilatdes (^) el6ctrlcas. As oscilaq{lcs clactricas dao
tamb6m variil'c]. l)ortanto, a onda electrornagn6tica 6 o rcsultado (^) da variaEao, (^) no espaqo no dccorrer do tempo, dos campos elactrico c magnEtico. As ondas mecanicas precisarn dc um meio material para (^) se propagarem, (^) enquanto as ondas electromagniticas (^) se propagam (^) tanto nos rneios materiais como no vacuo.
l[ Onaas meci.nicas
Onda me.anica (^) 6 a propagaqao (^) das oscilaqoes atravcs cie um meio material (scja s61ido, (^) liquido ou g6s), Lxemplos: as ondas quc tc propagam (^) numa mola, as ondas quc (^) se propagam nJ Jgua, as ondas sonoras que (^) se propagam (^) atrav6s do ar (som) c dc outros meios matedais.
@ Onaa.^ electromagn6ticas
Onda electromagn6tlca 6 a propagagAo,^ em qualquer meio, da variaqao dos campos e]€ctrlco e magnatico. Exernplos: a luz, as ondas de r6dio, etc. A exisiancia de ondas e lectromagn€ticas foi, primeiramente, prevista porJames (^) Clcrk Maxwell tendo (^) revelado a sua natureza. Mais tarde tbram conirmadas gralas aos notil,eis trabalhos de
oscila!6es el6ctricas de uma carga el6ctrica que criava (^) um campo el6ctrico rotacional varidvel
que (^) a do campo el6ctrico, As ondas electrornagniticas (^) sao ondas transversais (figura (^) 6).
Ondos e ectromog.6ricos. Rodiogno do co.po neg@
EsPectro (^) das ondas electrofiaglAdcds i o coniunto dds ottdds elecftofiagnA (^) cas disposto efi (^) funedo
1.5.2 Espectro (^) 6ptico
A radiaqao luminosa ou, simplesmente, luz visivel 6 constituida por (^) ondas electromagn€ticas. Ora, isso nao signifrca que (^) todas as ondas electromagn6ticas sao luminosas. (^) Radiaeao luminosa 6 aquela que^ cda uma sensagao de visao nos nossos olhos. EsPectuo 1ptico i uma Pdrte do es?ectro electofiaglitico constituido (^) lielo grupo (^) clas rddiatdes vis ,eis
O espectro 6ptico (fi8ura (^) 8) localiza-se no intervalo entre 4. (^) 10ra Hz e (^) Z5. (^) 101a Hz. Repare-se qne (^) Add (^) fre4uAncid (olt (^) cofiptimento de onila), no espectro (^) 6?tico, corresponale d u11a cor.
t0,, (^) 10! 10r Ondas Mtcroondas Radia9io (^) Radia9eo Radiafdo derndio idravermelha visivel ultraviolcta
:....Ii8ura 8: Espectio 6ptico das ondas clcctoinaSnaticas.
Em 1666, o cientista ingles Isaac Newton estabeleceu que a luz brarca era constituida pelas sete corcs do arco-iris em (^) ordem decrcscente do seu compdmento (^) de onda desde a cor vetm€lha a cor violeta. (^) A sobreposilao de todas as cores do
que 6 conhecido por (^) sirtese dd lrz. O arco-irisresulta der ido (^) a di\per (^) 'ao da luz bran, d rfigura q^ r. Dado que^ as cores do espectrc 6ptico podem serobtidaspeia (^) dispersao da luz branca, acordos
luz branca proveniente^ do 5ol.
Assim, por exemplo, se^ sobre^ um^ corpo azul incide^ a^ luz^ branca siSnifica que^ este^ reflccte^ a luz azul (dai^ conseSuirrnos ver^ a sua^ cor)^ e^ absorve^ as^ testantes^ cores^ provenientes^ da^ luz hranca' J:i um^ corpo preto^ absorve todas^ as^ radialde^ que^ !,bre^ !i^ inLidlm.^ E^ por^ i\o^ que^ no^ Verao^6 aconsclhavel usar roupa clara urna^ vez que^ esta^ reflecte^ melhor^ a^ radialao visivel.
entardecer, parece estar^ meio avermelhado ou^ alaraniado,^ porque^ as^ cores^ laranja^ e^ vermelha tem um maior valor^ de^ comprimento^ de^ onda,^ o^ que lhcs confere^ maior^ poder^ de atravessar^ os corpos do que^ as outras cores^ (llsura^ 10). Durante o dia o c6u aprcsenta-se azul^ nr.lma^ certa regiao^ da^ ltlra^ porque^ o^ Sol^ estli^ mais prdximo dessa regiaotendo ern conta que^ a^ luzaz1l16^ umadas^ que^ apresenta^ menor^ comprimento
num corpo uma luz^ da mesma cor que^ cste^ apresentai^ ele^ se^ torna escuro As5im,^ I^ 'or nao^ e uma caracteristica^ Llos^ corpos,^ rnas^ depende^ da^ luz^ que^ sobae^ eles^ incidc.
: ... Flgura l0:^ Ao^ amanhc.er^ e^ ao^ entarde.er, o^ c6u tarece estar^ rncio^ avermelladoou^ alaraniado^ porque u)o n en o lrqnr'l'o'ldrl.d".ii'F.rddr-;'
. (^) or -r. ,o' i^ ot J r.'dJ a di,,r\ .! '^ , d,^ I^ or^ '.
1.... Figura I1:^ O^ azul^ do c6u^ a^ devido^ a^ prorimidadc do Sol relativamcnie A^ Tera.
{ u
1.5.2.1 Classificageo dos^ esPectros 6Pticos
Os cspectros 6pticos classificam-se em^ espcctros^ de^ emissao^ e^ de^ absorleo.^ Janto^ os^ espectros de emissao como osde absorlao podem^ ser^ conlinuos^ ou^ descontinuos^ O^ t^ espe^ ctros^ desco^ n^ tinuos
a obtengao de espectros^ 6pticos^ usam-se^ instrumentos^ espectrais.
sobrelosieao de^ zonas^ difArc^ tes^ do^ especto.
Espectto corrtinuo i tlquele quc^ fiAa aPresota^ tuPt^ rns^ att^ !in.^ ;::lti^ ,.'i!'5^ .t^ ca^ rytifiefitos da
I
ateriais para a construqao de^ miiquinas. Na^ indirstria mineira^6 aplicada para^ determinar^ a composi(ao quilnica^ bem^ como^ a^ pureza^ dos^ min6rios^ e^ dos^ minerais^ A^ composillo^ de^ rnisturas complexas 6 feita segundo^ os scus^ esP"tros^ moleculares'
1.5.4 Propriedades e aPlicag6es das^ ondas^ electromagn6ticas
No nosso dia a-dia depatamo-nos com^ viirias^ situa!6es quc^ se^ encontram also'iadas^ as^ ondas
electromagn6ticas que^ se^ propagam^ no^ espnqo. As^ propriedades^ das^ ondas electromagn6ticas permitem diversas aplicaldes no quoticliano
1.5.4.1 Propriedades^ das^ ondas^ electromagn6ticas
As ondas electromagn6ticas^ possuem^ as^ seguirrtes^ propriedades:
electromagn6ticas;
.Interferenciafen'/nenoresultotallasobrc|()sicaod?oltllLlsProwllientes!:ledifelefitrs|bfites;
.Polarizaeao-o/.7e]tlmcntoL)cldieceaoLldsoscilacaesdeufidonddalectromllst]{ticdscf,ufil]o
1.5.4,2 Aplicag6es^ das^ ondas^ electromagn6ticas
electromagn6ticas sao^ usadas na iluminagao e visrraljzaQao:^ €.om basc na radiaeao^ electromagn€tica
cores e todas as maravilhas^ que^ o mundo nos oferece. As ondas^ clectromagn€ticas^ sao usadas nas^ comunicaq6es^ a^ longa disiancia; (^) Por exemplo,^ nx^ telelbnia 6\el, na^ emissao do^ sinal^ dc^ r6dio ou de TV^ que^ chega at6^ ao^ Dosso receptor, pala^ a^ Intcrllel,^ sat6lites, etc. Atra,6s dor^ tadares^6 Possivel
. Figura l5:^ I^ ilLunlnalao^ pnbli.a^ a^ um^ exenpb^ dc^ apll.aeao ond!s elcctro ragnatlcas.
:,,,
aviiotrcrn corno a sua localiza!:io cxa.ta (para e\tc hm, tambarn se ernprega na ii rea m ilitar^ para^ detectar a presenqa^ de um avieo inirniSo), permitindo^ fazer aterra8ens e r condiCOe! de rD:i visibiiidad..
A rcgiio doinfravcrmclllo a usadapara a fotografia c visualiza-
identifi.ar o inimiso; noite cor11 o auxilio de bin6culos que fun.i(nram rra rcgia(r do infravcrmclho. ilusada par:r^ .r sccagcm de revestimentos de vernizes, tintas, Irutas, etc,
no orllani!mo hLlmano bem coI1ro para diagnosticar doenEas.
raios X para\erillcara estrutura dos cilstais, das liga_caes orgenicas
i. .IiSura I7r ((trirprnhr osa\noticiarrtrd!!sdo
tromaBniLicas da esla!Ao emissor..
prra (^) destruirbact€das prejLldiciais (^) ao organisnnr humano. (^) QuanLlo a\ crianqas se erpoem ao \u (^) npl ,rlr r'r ooerdod..rplo\r (^) Ll1 r .ro'nr,r ,
de tintas e Lletersedtes de lavar r()ul)a.
empregam-se os raios./. Na c(xnlologia (^) e na (^) allrolisjca Llsa se os raios c6smicos para fazer estudos.
:... l'iBLrra 1a) r (lonscg(imos conunl.ar na rua ou e qnrl(tuer l!Ear (orn^ pe55oas dnlantcs atreris dc ondas cl..tonrrS.riti(!s.
dc !or aliao ininig{r, {sam-s. rad0res.
lignrr lr: Umi.xtosi(ro mnlerada !o sol aitrda deseu!oh,nnenlo do ortanismo.