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 Sofisticação
Do registro em cavernas aos dispositivos de gravação eletrônicos </li></li></ul><li><ul><li> Um novo olhar para o mundo</l...
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É sabido, mas muitas vezes esquecido que a ciência é uma construção humana e como tal, está repleta de contradições e dúvi...
Ondas<br />
Fenômenos muito diferentes entre si, como o som, a luz, os sinais de rádio e os terremotos, têm em comum  característica d...
PONTE DE TACOMA<br />
Ponte de Tacoma<br />7/11/1940<br />
<ul><li> Noções gerais de ondas
Propriedade fundamental de uma onda:</li></ul>		 - transporta energia, sem propagação de matéria;<br />		 - a energia pass...
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Ondas mecânicas: são produzidas pela deformação de					um meio material.</li></ul>		 - precisam de um meio material para s...
<ul><li> Nosso sistema auditivo</li></ul> Cóclea “desenrolada”<br />
<ul><li> Natureza física das ondas
   Ondas eletromagnéticas: São produzidas por cargas elétricas 				           aceleradas.</li></ul>- além de se propagarem...
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Frequência
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 Comprimento
 Velocidade de propagação
 Amplitude</li></li></ul><li><ul><li>   Período (T):</li></ul>- intervalo de tempo correspondente <br />                 a...
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Comprimento de onda:<br /><br />Crista <br /><br />vale<br /><br />
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<ul><li> Exemplos de aplicação</li></ul>2) Um conjunto de ondas periódicas transversais , de freqüência 20 Hz, propaga-se ...
l = 4 m
b)v = l.F
V = 4 . 20
V = 80 m/s</li></ul>2m<br />F = 20 Hz<br /><ul><li>/2= 2 m</li></ul>a) l = ?<br />b) V =?<br />
<ul><li> Exemplos de aplicação</li></ul>3) Ondas periódicas produzidas no meio de uma piscina circular de 6m de raio por u...
 = 6/10.2
 = 6/20
 = 0,3 m</li></ul>DS = 6 m<br />Dt = 10 s<br />F = 2 Hz<br />l  = ?<br />
<ul><li> Exemplos de aplicação</li></ul>4) Determine o comprimento de onda de uma estação de rádio que transmite em 1000 k...
 = 3.108/106
 = 3.108.10-6</li></ul>l = 3.102m<br />V = l.F <br />F = 1000 kHz <br />F = 103.10³Hz<br />F = 106Hz<br />
<ul><li> Nosso sistema fonador</li></ul>A FALA- Na laringe estende-se um tecido esticado com duas pregas: as cordas vocais...
<ul><li> Nosso sistema fonador</li></ul>	…. e é na caixa ressonante que o som vai 	ganhar 	qualidade.<br />
l<br />
<ul><li> Ondas estacionárias em cordas, série harmônica e ressonância</li></ul>O som produzido pelas pregas vocais é const...
<ul><li> Ondas estacionárias em cordas, série harmônica e ressonância</li></ul>1° Harmônico (fundamental)<br />L = l1/2 ; ...
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Exemplos de aplicação<br />Uma corda de comprimento 3 m e massa 60 g é mantida tensa sob ação de uma força de intensidade ...
<ul><li> Nosso sistema auditivo</li></ul>O ouvido consiste em 3 partes básicas -oouvido externo, o ouvido médio, e o ouvid...
<ul><li> Nosso sistema auditivo</li></ul> Cóclea “desenrolada”<br />
<ul><li> Nosso sistema auditivo</li></li></ul><li><ul><li> Ondas estacionárias em tubos sonoros, série harmônica e </li></...
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<ul><li> Ressonância</li></ul>	Quando a frequência de excitação é aproximadamente<br />	igual a frequência natural do osci...
Exemplos de aplicação<br />1) U. F. Juiz de Fora-MG O “conduto auditivo” humano pode ser representado da forma aproximada ...
Exemplos de aplicação<br />2) Um tubo de comprimento L1, aberto nas duas extremidades, e um outro de comprimento L2, abert...
<ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito     Doppler.
 O efeito Doppler</li></ul> <br />Esse efeito, foi explicado pelo austríaco Christian Doppler (1803-1853) em 1843 e tem ap...
<ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito     Doppler.
 Explicando o efeito Doppler</li></li></ul><li><ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito     Doppler.
 Explicando o efeito Doppler</li></ul> . Na aproximação:<br />	a frequência percebida(fo) é maior que a frequência<br />	d...
<ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito     Doppler.
 Explicando o efeito Doppler</li></ul> . No afastamento:<br />	a frequência percebida(fo) é menor que a frequência<br />	d...
<ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito     Doppler.
 Explicando o efeito Doppler</li></ul>     Para o efeito Doppler sonoro temos:<br />Vs – velocidade do som em<br />relação...
Um trem apita com frequência de 400 Hz. Você é um observador estacionário e ouve o apito,  mas o ouve com frequência de  4...
<ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito     Doppler.
 A velocidade do som</li></ul>O som, como sabemos, viaja através de ondas, usando um meio de propagação, no caso o ar, mas...
<ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito     Doppler.
Velocidade do som em alguns meios</li></ul>  <br />
Exemplo de aplicação<br />Um observador ouve duas vezes, com 22 s de intervalo, uma explosão que se produziu no mar e cujo...
<ul><li>  Buscando no arquivo mental
Propriedade fundamental de uma onda:</li></ul>transporta energia sem transportar matéria. <br />
As ondas, têm outras propriedades além da fundamental.<br />InterferênciaPolarização  ReflexãoDifração	  Refração<br /> <b...
Reflexão de ondas:<br />Quando uma onda que se propaga em um dado meio encontra uma<br />superfície que separa esse meio d...
Reflexão de ondas em cordas<br />Extremidade fixa   <br />Se a extremidade é fixa, o pulso sofre reflexão com inversão de ...
Extremidade fixa<br />
Extremidade livre<br />
Interferência<br />		Princípio da superposição:<br />
Refração:<br />  A refração ocorre quando a onda muda seu meio de <br />  propagação. Neste caso, sua velocidade e seu <br...
Cor e velocidade da luz<br />{<br />Vermelho – menor F<br />Alaranjado<br />Amarelo<br />Verde<br />Azul<br />Anil<br />Vi...
Refração:<br />  A refração ocorre quando a onda muda seu meio de <br />  propagação. Neste caso, sua velocidade e seu <br...
Cor e frequência:<br />No intervalo do espectro eletromagnético correspondente à luz visível,<br />cada frequência determi...
Transmissão seletiva e dispersão<br />
1580 - 1626<br />1596 - 1650<br />Lei de Snell – Descartes<br />n1.senq1 = n2.senq2<br />n – índice de refração<br />Cálcu...
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  1. 1. Comunicação e informação<br />
  2. 2. <ul><li> Informações do mundo
  3. 3. Fontes de informação</li></li></ul><li><ul><li> Informações do mundo
  4. 4. Coleta de informações</li></ul>- Orgãos sensoriais<br />                           <br />
  5. 5. <ul><li> Informações do mundo
  6. 6. Processamento e armazenamento</li></li></ul><li><ul><li> Os primórdios
  7. 7. Coleta de informação era essencial</li></ul> - proteção contra predadores<br /> - busca de alimentos<br />
  8. 8. <ul><li> Um novo olhar para o mundo</li></ul>- o bicho homem procurou entender melhor os fenômenos ao seu redor<br />
  9. 9. <ul><li>Algum tempo depois…
  10. 10. Sofisticação
  11. 11. Do registro em cavernas aos dispositivos de gravação eletrônicos </li></li></ul><li><ul><li> Um novo olhar para o mundo</li></ul> - primeiro olhou para o céu<br />
  12. 12. <ul><li> Um novo olhar para o mundo</li></ul> - depois construiu lunetas e em seguida telescópios<br />
  13. 13. <ul><li> Um novo olhar para o mundo</li></ul> - magnificado com as estrelas e movido pela curiosidade<br /> o bicho inventor desenvolveu o microscópio <br />
  14. 14. <ul><li> Um novo olhar para o mundo</li></ul> …hoje temos aceleradores de partículas para desvendar os segredos dos átomos e do cosmo.<br />
  15. 15.
  16. 16. É sabido, mas muitas vezes esquecido que a ciência é uma construção humana e como tal, está repleta de contradições e dúvidas, mas, ainda assim, é determinante para o domínio político e econômico. “A ciência contemporânea, construída especialmente no mundo ocidental nos últimos três séculos, tornou-se uma cultura global como parte de um processo amplo e contraditório, de caráter político e também econômico, que promoveu ganhos e perdas culturais, progresso e miséria material, equívocos e conquistas intelectuais. De toda forma ela se tornou um instrumento de pensar e do fazer de tal forma essencial, que privar qualquer sociedade atual da cultura científica é, em muitos aspectos, sentenciá-la a duradoura submissão econômica e a provável degradação social e, porque não dizer, é também excluí-la de uma bela aventura do espírito humano”(Menezes, notas de aula, 2001, p.4).<br />
  17. 17. Ondas<br />
  18. 18. Fenômenos muito diferentes entre si, como o som, a luz, os sinais de rádio e os terremotos, têm em comum característica de serem ondas. De fato, costumamos falar em ondas sonoras, ondas luminosas, ondas de rádio e ondas sísmicas. O conceito de onda é bastante abrangente, pois é utilizado em todos os campos da Física. Quando jogamos uma pedra na água, forma-se, no ponto em que ela cai, uma perturbação em forma de círculo que se alarga com o passar do tempo: sobre a superfície da água é criada uma onda que se propaga rumo ao exterior. No entanto, o movimento dessa perturbação, que vai alcançando pontos cada vez mais distantes, não constitui um transporte de matéria.<br />
  19. 19. PONTE DE TACOMA<br />
  20. 20. Ponte de Tacoma<br />7/11/1940<br />
  21. 21. <ul><li> Noções gerais de ondas
  22. 22. Propriedade fundamental de uma onda:</li></ul> - transporta energia, sem propagação de matéria;<br /> - a energia passa, mas meio fica.<br />
  23. 23. <ul><li> Natureza física das ondas
  24. 24. Ondas mecânicas: são produzidas pela deformação de um meio material.</li></ul> - precisam de um meio material para se propagar<br /> - som, ondas numa corda, ondas em líquidos<br />Ondas tridimensionais ondas unidimensionais ondas bidimensionais<br />
  25. 25. <ul><li> Nosso sistema auditivo</li></ul> Cóclea “desenrolada”<br />
  26. 26. <ul><li> Natureza física das ondas
  27. 27. Ondas eletromagnéticas: São produzidas por cargas elétricas aceleradas.</li></ul>- além de se propagarem em meios materias, também se propagam no vácuo<br /> - raio gama, raio x, ultravioleta, luz visível, infravermelho, microondas, ondas de rádio e tv, rede elétirca<br />
  28. 28. <ul><li> Tipos de ondas</li></ul>Onda transversalA vibração do meio é perpendicular à direção de propagação. Exemplo: onda numa corda.<br />Onda longitudinalA vibração do meio ocorre na mesma direção que a propagação. Ex: ondas em uma mola, ondas sonoras no ar.<br />                                                                             <br />Onda mista<br />É produzida por vibrações transversais e longitudinais ao mesmo tempo. Ex.: ondas em superfícies líquidas e som nos sólidos.<br />
  29. 29. <ul><li> Grandezas que caracterizam uma onda
  30. 30. Frequência
  31. 31. Período
  32. 32. Comprimento
  33. 33. Velocidade de propagação
  34. 34. Amplitude</li></li></ul><li><ul><li> Período (T):</li></ul>- intervalo de tempo correspondente <br /> a um evento completo<br /><ul><li>Frequência (F):</li></ul> - número de eventos por unidade de tempo<br />F = n / Dt (Hertz = Hz)<br />n – número de voltas<br />Dt – Tempo em segundos<br />F = 1/T (1/s = Hz)<br />Nota: Para n = 1 evento, temos Dt = T<br />1rpm = uma rotação por minuto = 1/60s = (1/60) Hz<br />
  35. 35. <ul><li>Frequência : está associada a fonte emissora da frente de ondas.</li></ul> - Baixa (som grave)<br />O ouvido humano não está calibrado para responder mecanicamente às perturbações provocadas por ondas infra-sônicas e ultra-sônicas . As ondas infra-sônicas são produzidas, por exemplo, por um abalo sísmico. Os ultra-sons podem ser ouvidos por certos animais como morcego e o cão.<br />- Alta (som agudo)<br />
  36. 36. <ul><li> Comprimento de onda ( l )</li></ul>Comprimento<br />T1<br />A<br />Amplitude<br />T2<br />0<br />T0<br />T4<br />- A<br />T3<br />Comprimento<br />
  37. 37. Comprimento de onda:<br /><br />Crista <br /><br />vale<br /><br />
  38. 38. <ul><li> Velocidade de propagação da energia associada a onda</li></ul>V<br />DS =l<br />V = l.F =DS / Dt<br />Nota: a velocidade das ondas<br />Eletromagnéticas no vácuo é<br />3.108m/s.<br />Quando uma onda troca de meio<br />a frequência permanece constante<br />l<br />
  39. 39. <ul><li>Timbre</li></ul> - Define a forma da onda resultante quando levamos em conta todas as ondas produzidas num mesmo instrumento.<br />
  40. 40. <ul><li>Resumindo</li></ul> - Propriedade fundamental das ondas:<br /> - Transportam energia, sem transporte de matéria.<br /> - Natureza física das ondas:<br /> - Mecânicas ou eletromagnéticas.<br /> - Grandezas que caracterizam uma onda:<br /> - frequência, período, comprimento, velocidade, amplitude. <br />F = 1 / T ou T = 1 / F (Hz =1/s)<br />V<br />A<br />V = l.F =DS / Dt<br />DS =l<br />
  41. 41. <ul><li> Exemplos de aplicação</li></ul>1) A figura representa uma onda periódica que se propaga numa corda com velocidade v = 10 m/s. Determine a freqüência dessa onda, o período e a amplitude.<br />V = 10 m/s<br />l = 5 m <br />F = ?<br />V = l.F<br />A =?<br />F = V / l<br />F = 10 / 5<br />F = 2 Hz<br />Pela figura:<br /> A = 2m<br />T = 1/F<br />T = ½<br />T=0,5 s<br />
  42. 42. <ul><li> Exemplos de aplicação</li></ul>2) Um conjunto de ondas periódicas transversais , de freqüência 20 Hz, propaga-se em uma corda. A distância entre uma crista e um vale adjacente é de 2m. Determine: A) o comprimento de onda; B) a velocidade da onda.<br />a) l / 2 = 2<br /><ul><li>l = 2.2
  43. 43. l = 4 m
  44. 44. b)v = l.F
  45. 45. V = 4 . 20
  46. 46. V = 80 m/s</li></ul>2m<br />F = 20 Hz<br /><ul><li>/2= 2 m</li></ul>a) l = ?<br />b) V =?<br />
  47. 47. <ul><li> Exemplos de aplicação</li></ul>3) Ondas periódicas produzidas no meio de uma piscina circular de 6m de raio por uma fonte de freqüência constante de 2 Hz demoram 10 s para atingir a borda da piscina. Qual o comprimento de onda dessa vibração? <br />V = l.F =DS / Dt<br />6 m<br />l.F = DS / Dt<br /><ul><li>= DS / Dt . F
  48. 48. = 6/10.2
  49. 49. = 6/20
  50. 50. = 0,3 m</li></ul>DS = 6 m<br />Dt = 10 s<br />F = 2 Hz<br />l = ?<br />
  51. 51. <ul><li> Exemplos de aplicação</li></ul>4) Determine o comprimento de onda de uma estação de rádio que transmite em 1000 kHz. <br />Lembrando que a velocidade <br />das ondas eletromagnéticas<br />no vácuo ou no ar é<br />aproximadamente igual a <br />3 . 108 m/s, e que o prefixo<br />k vale 1000.<br /><ul><li>= v/F
  52. 52. = 3.108/106
  53. 53. = 3.108.10-6</li></ul>l = 3.102m<br />V = l.F <br />F = 1000 kHz <br />F = 103.10³Hz<br />F = 106Hz<br />
  54. 54. <ul><li> Nosso sistema fonador</li></ul>A FALA- Na laringe estende-se um tecido esticado com duas pregas: as cordas vocais. São elas que vibram quando falamos. Comumente as cordas vocais estão relaxadas nos dois lados da laringe. O ar passa entre as cordas vocais sem produzir som. Quando você fala ou canta, seu cérebro envia mensagens pelos nervos até os músculos que controlam as cordas vocais. Os músculos fazem a aproximação das cordas de modo que fique apenas um espaço estreito entre elas. Quando o diafragma e os músculos do tórax empurram o ar para fora dos pulmões, diferenças de pressão no ar provocam vibrações das cordas vocais... <br />
  55. 55. <ul><li> Nosso sistema fonador</li></ul> …. e é na caixa ressonante que o som vai ganhar qualidade.<br />
  56. 56. l<br />
  57. 57. <ul><li> Ondas estacionárias em cordas, série harmônica e ressonância</li></ul>O som produzido pelas pregas vocais é constituido pela soma de<br />várias ondas que geram uma sequência chamada de série Harmônica<br />1° Harmônico (fundamental)<br />L = l1/2 ; l1= 2.L<br />F1 = v/l1 ; F1 =1.v / 2.L<br />2° Harmônico<br />L = 2.l2/2 ; l2= 2.L/2<br />F2 = v/l2 ; F2 =2.v / 2.L<br />3° Harmônico<br />L = 3.l3/2 ; l3 = 2.L/3<br />F3 = v/l3 ; F3 =3.v / 2L<br />L<br />nó<br />nó<br />ventre<br />
  58. 58. <ul><li> Ondas estacionárias em cordas, série harmônica e ressonância</li></ul>1° Harmônico (fundamental)<br />L = l1/2 ; l1= 2.L<br />F1 = v/l1 ; F1 =1.v / 2.L<br />2° Harmônico<br />L = 2.l2/2 ; l2= 2.L/2<br />F2 = v/l2 ; F2 =2.v / 2.L<br />3° Harmônico<br />L = 3.l3/2 ; l3 = 2.L/3<br />F3 = v/l3 ; F3 =3.v / 2L<br />Generalizando:<br />Fn = n.v / 2.L<br />n = 1,2,3,4…<br />Nota:<br />V, é a velocidade com a qual<br />A energia se propaga na corda.<br />
  59. 59. <ul><li> Ondas estacionárias em cordas, série harmônica e ressonância</li></ul>Generalizando:<br />Fn = n.v / 2.L<br />n = 1,2,3,4…<br />T<br />T<br />m<br />L<br />É comum escrevermos à expressão acima em função<br />da desnsidade linear (s) da corda e da tensão (T)<br />em suas extremindades. Neste caso basta fazer v = √T/s.<br />Sendo s = m / L<br />
  60. 60. Exemplos de aplicação<br />Uma corda de comprimento 3 m e massa 60 g é mantida tensa sob ação de uma força de intensidade 800 N. Determine a velocidade de propagação de um pulso nessa corda e a frequência do sexto harmônico.<br />s = 60.10-3 / 3<br /><ul><li>= 2.10-2kg/m</li></ul>V = (800/2.10-2)½<br />V = 200 m/s<br />F = 6.200/2.3<br />F = 200 Hz<br />L = 3m<br />m = 60 g = 60.10-3kg<br />T = 800 N<br />v = ? m/s<br />F = ? Hz p/ n =6<br />
  61. 61. <ul><li> Nosso sistema auditivo</li></ul>O ouvido consiste em 3 partes básicas -oouvido externo, o ouvido médio, e o ouvido interno. Cada parte serve para uma função específica para interpretar o som. O ouvido externo serve para coletar o som e o levar por um canal ao ouvido médio. O ouvido médio serve para transformar a energia de uma onda sonora em vibrações internas da estrutura óssea do ouvido médio e finalmente transformar estas vibrações em uma onda de compressão ao ouvido interno. O ouvido interno serve para transformar a energia da onda de compressão dentro de um fluido em impulsos nervosos que podem ser transmitidos ao cérebro.<br />
  62. 62. <ul><li> Nosso sistema auditivo</li></ul> Cóclea “desenrolada”<br />
  63. 63. <ul><li> Nosso sistema auditivo</li></li></ul><li><ul><li> Ondas estacionárias em tubos sonoros, série harmônica e </li></ul> ressonância.<br /> Tubos sonoros abertos em uma das extremidades.<br />1° Harmônico (fundamental)<br />L = l1/4 ; l1= 4.L<br />F1 = v/l1 ; F1 =1.v / 4.L<br />3° Harmônico<br />L = 3.l3/4 ; l3= 4.L/3<br />F3 = v/l3 ; F3 =3.v / 4.L<br />5° Harmônico<br />L = 5.l5/4 ; l5 = 4.L/5<br />F3 = v/l5 ; F5 =5.v / 4.L<br />L<br />
  64. 64. <ul><li> Ondas estacionárias em tubos sonoros, série harmônica e </li></ul> ressonância.<br />1° Harmônico (fundamental)<br />L = l1/4 ; l1= 4.L<br />F1 = v/l1 ; F1 =1.v / 4.L<br />3° Harmônico<br />L = 3.l3/4 ; l3= 4.L/3<br />F3 = v/l3 ; F3 =3.v / 4.L<br />5° Harmônico<br />L = 5.l5/4 ; l5 = 4.L/5<br />F5 = v/l5 ; F5 =5.v / 4.L<br />Generalizando:<br />Fn = n.v / 4.L<br />n = 1,3,5…<br />Nota:<br />V, é a velocidade com a qual a <br />energia (som) se propaga no <br />interior do tubo.<br />
  65. 65. <ul><li> Ondas estacionárias em tubos abertos, série harmônica e </li></ul> ressonância.<br /> Tubos sonoros abertos nas duas extremidades.<br />1° Harmônico (fundamental)<br />L = l1/2 ; l1= 2.L<br />F1 = v/l1 ; F1 =1.v / 2.L<br />2° Harmônico<br />L = 2.l2/2 ; l2= 2.L/2<br />F2 = v/l2 ; F2 =2.v / 2.L<br />3° Harmônico<br />L = 3.l3/2 ; l3 = 2.L/3<br />F3 = v/l3 ; F3 =3.v / 2L<br />N=1<br />N=2<br />N=3<br />N=4<br />L<br />
  66. 66. <ul><li> Ondas estacionárias em tubos sonoros, série harmônica e </li></ul> ressonância<br />1° Harmônico (fundamental)<br />L = l1/2 ; l1= 2.L<br />F1 = v/l1 ; F1 =1.v / 2.L<br />2° Harmônico<br />L = 2.l2/2 ; l2= 2.L/2<br />F2 = v/l2 ; F2 =2.v / 2.L<br />3° Harmônico<br />L = 3.l3/2 ; l3 = 2.L/3<br />F3 = v/l3 ; F3 =3.v / 2L<br />Generalizando:<br />Fn = n.v / 2.L<br />n = 1,2,3,4…<br />Nota:<br />V, é a velocidade com a qual<br />a energia (som) se propaga <br />no interior tubo.<br />
  67. 67. <ul><li> Ressonância</li></ul> Quando a frequência de excitação é aproximadamente<br /> igual a frequência natural do oscilador, a energia absorvida<br /> pelo oscilador é máxima. Por isso, a frequência natural do <br /> sistema é denominada frequência de ressonância.<br /> Exemplos: forno de microondas, alarmes acionados por <br /> controle remoto, células ciliadas do orgão de Corti (interior<br /> da membrana basilar)…<br />
  68. 68. Exemplos de aplicação<br />1) U. F. Juiz de Fora-MG O “conduto auditivo” humano pode ser representado da forma aproximada por um tubo cilíndrico de 2,5 cm de comprimento (veja a figura). (Dado: velocidade do som no ar: 340 m/s)<br />A freqüência fundamental do som que forma ondas estacionárias nesse tubo é:<br />Fn = n.v / 4.L<br />n = 1,3,5…<br />F1 = 1 . 340 / 4 . 2,5 . 10-2<br />F1 = 3400 Hz = 3,4 kHz<br />L = 2,5 cm = 2,5.10-2m<br />v = 340 m/s<br />F1=?<br />
  69. 69. Exemplos de aplicação<br />2) Um tubo de comprimento L1, aberto nas duas extremidades, e um outro de comprimento L2, aberto apenas numa das extremidades, têm mesma frequência fundamental de vibração. Calcule L1/L2.<br />Considerando que a velocidade do som<br />No interior dos tubos é a mesma temos:<br />Aberto: Fechado:<br />F1a = 1 . V / 2.L1 F1F = 1.V / 4.L2 <br />Aberto nas duas extremidades<br />Fn = n.v / 2.L<br />n = 1,2,3,4…<br />Aberto numa das extremidades<br />Fn = n.v / 4.L<br />n = 1,3,5…<br />F1a = F1F<br />
  70. 70. <ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito Doppler.
  71. 71. O efeito Doppler</li></ul> <br />Esse efeito, foi explicado pelo austríaco Christian Doppler (1803-1853) em 1843 e tem aplicações importantes. Foi por meio dele que aprendemos que o Universo vem se expandindo desde que surgiu no big bang. O astrofísico americano Edwin Hubble (1889-1953), em 1929, descobriu que as galáxias distantes estão, quase sem exceção, se afastando muito rapidamente de nós. Se a velocidade com que a galáxia se afasta for realmente grande, a luz que ela envia e chega até nós terá um desvio para frequências mais baixas, do mesmo modo que o som de uma buzina se afastando fica mais grave. <br />
  72. 72. <ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito Doppler.
  73. 73. Explicando o efeito Doppler</li></li></ul><li><ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito Doppler.
  74. 74. Explicando o efeito Doppler</li></ul> . Na aproximação:<br /> a frequência percebida(fo) é maior que a frequência<br /> da fonte (ff)<br />
  75. 75. <ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito Doppler.
  76. 76. Explicando o efeito Doppler</li></ul> . No afastamento:<br /> a frequência percebida(fo) é menor que a frequência<br /> da fonte (ff)<br />
  77. 77. <ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito Doppler.
  78. 78. Explicando o efeito Doppler</li></ul> Para o efeito Doppler sonoro temos:<br />Vs – velocidade do som em<br />relação ao solo.<br />Vo – velocidade do ouvinte<br />em relação ao solo.<br />Vf – velocidade da fonte em <br />relação ao solo.<br />ff – frequência da fonte.<br />fo – frequência ouvida.<br />Os sinais + ou – devem ser usados<br />Com base no referencial acima<br />
  79. 79. Um trem apita com frequência de 400 Hz. Você é um observador estacionário e ouve o apito,  mas o ouve com frequência de  440 Hz. Qual é a velocidade com que o trem se aproxima de você?<br /> dado: vs = 340 m/s. <br />Como a frequência ouvida é maior que a frequência emitida pela fonte, concluimos que o trem (fonte) está se aproximando do ouvinte, assim, de acordo com o referencial sua velocidade será negativa.<br />ff = 400 Hz<br />fo = 440 Hz <br />Vo = 0<br />Vs = 340 m/s<br />Vf = ?<br />440 / (340 +0) = 400 / (340 - Vf)<br />(340 - Vf) = 400 . 340 / 440<br /> 340 – Vf = 309<br />Vf = 31 m/s<br />
  80. 80. <ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito Doppler.
  81. 81. A velocidade do som</li></ul>O som, como sabemos, viaja através de ondas, usando um meio de propagação, no caso o ar, mas ele pode se propagar em outros meios, sejam estes sólidos ou líquidos. Essas ondas provocam variações de pressão no meio em que se propagam, que ao chegar em nosso timpano, causam a sensação fisiológica do som.<br />A velocidade do som no ar em condições normais é de 340 m/s, entretanto essa velocidade pode variar de acordo com a temperatura e densidade do meio.<br />
  82. 82. <ul><li> A velocidade do som , os meios de propagação e o efeito Doppler.
  83. 83. Velocidade do som em alguns meios</li></ul>  <br />
  84. 84. Exemplo de aplicação<br />Um observador ouve duas vezes, com 22 s de intervalo, uma explosão que se produziu no mar e cujo barulho se propagou pela água e pelo ar. A que distância está o observador do lugar da explosão, sabendo-se que a velocidade do som é de 340 m/s no ar e 1 440 m/s na água? <br />9792 m<br />Fazendo (I) = (II)<br />1440.t = 340.t + 7480<br />1100.t = 7480<br />t = 6,8 s <br />Portanto para t = 6,8s em (I) temos:<br />S = 1440.6,8<br />S = 9792 m<br />Pela água:<br />S = SO + Va.t<br />S = 0 + 1440.t<br />S = 1440.t (I)<br />Pelo ar:<br />S = SO + VAR .T<br />S = 0 + 340. (t + 22)<br />S = 340.t + 7480 (II)<br />
  85. 85. <ul><li> Buscando no arquivo mental
  86. 86. Propriedade fundamental de uma onda:</li></ul>transporta energia sem transportar matéria. <br />
  87. 87. As ondas, têm outras propriedades além da fundamental.<br />InterferênciaPolarização ReflexãoDifração Refração<br /> <br />
  88. 88. Reflexão de ondas:<br />Quando uma onda que se propaga em um dado meio encontra uma<br />superfície que separa esse meio do outro, ela pode, totalmente ou<br />parcialmente, retornar ao meio em que estava se propagando.<br />Nota: Na reflexão o comprimento<br />de onda, a velocidade e a<br />frequência da onda não variam.<br />
  89. 89. Reflexão de ondas em cordas<br />Extremidade fixa   <br />Se a extremidade é fixa, o pulso sofre reflexão com inversão de fase, mantendo todas as outras característica<br />Extremidade livre <br />Se a extremidade é livre, o pulso sofre reflexão e volta ao mesmo semiplano, isto é, ocorre sem inversão de fase.<br />
  90. 90. Extremidade fixa<br />
  91. 91. Extremidade livre<br />
  92. 92. Interferência<br /> Princípio da superposição:<br />
  93. 93. Refração:<br /> A refração ocorre quando a onda muda seu meio de <br /> propagação. Neste caso, sua velocidade e seu <br /> comprimento mudam, mas a frequência permanece <br /> a mesma.<br />Ondas em cordas<br />Ondas eletromagnéticas (luz)<br />
  94. 94.
  95. 95.
  96. 96. Cor e velocidade da luz<br />{<br />Vermelho – menor F<br />Alaranjado<br />Amarelo<br />Verde<br />Azul<br />Anil<br />Violeta – maior F<br />veralam-verazanvi<br />Luz branca solar<br />A velocidade da luz na matéria <br />varia de uma cor para outra. Quanto<br />mais a velocidade da luz é reduzida<br />numa refração, maior será o desvio<br />na sua propagação.<br />
  97. 97. Refração:<br /> A refração ocorre quando a onda muda seu meio de <br /> propagação. Neste caso, sua velocidade e seu <br /> comprimento mudam, mas a frequência permanece <br /> a mesma.<br />Lembrar:<br />V = l= l.F<br />T<br />V – velocidade da onda no meio<br />T – período<br />F – Frequência<br />l – comprimento <br />
  98. 98. Cor e frequência:<br />No intervalo do espectro eletromagnético correspondente à luz visível,<br />cada frequência determina a sensação de uma cor.<br />
  99. 99. Transmissão seletiva e dispersão<br />
  100. 100.
  101. 101. 1580 - 1626<br />1596 - 1650<br />Lei de Snell – Descartes<br />n1.senq1 = n2.senq2<br />n – índice de refração<br />Cálculo do índice de refração:<br />n = c/v<br />c – velocidade da luz no vácuo<br />v – velocidade da luz no meio<br />índice de refração relativo:<br />n1,2 = n1/n2<br />N<br />
  102. 102.
  103. 103. Reflexão total e dispersão:<br />A reflexão total ocorre quando<br />a luz vai do meio mais refringente<br />para o meio menos refringente e<br />incide na fronteira entre os dois<br />meios com um ângulo limite dado<br />por:<br />n1.senq1 = n2.senq2<br />n2>n1<br />n1sen90º = n2.senL<br />senL = n1/n2 = V2/V1<br />
  104. 104. (Vunesp-SP) A figura mostra, esquematicamente, o <br />comportamento de um raio de luz que atinge um dispositivo de <br />sinalização instalado numa estrada, semelhante ao conhecido<br />“olho de gato”. De acordo com a figura, responda:<br />que fenômenos ópticos ocorrem nos pontos I e II?<br />que relação de desigualdade o índice de refração do plástico<br />deve satisfazer para que o dispositivo opere adequadamente,<br />conforme indicado na figura. <br />I – reflexão total<br /> II – refração<br />b) nplástico>nar<br />
  105. 105. 1) UEMS Um raio de luz, propagando-se no ar incide sobre uma placa de vidro conforme mostra a figura. Sendo o índice de refração do ar nar = 1, qual é o índice de refração do vidro?<br />nar.senqar = nv.senqv<br />1.sen60º = nv.sen45º<br />√3/2 = nv.√2/2<br />√6/2 = nv<br />nv≈1,22<br />2) Unifor-CE No vácuo, ou no ar, a velocidade da luz é de 3,0 .108 m/s. Num vidro, cujo índice de refração é 1,50, a velocidade da luz é, em m/s?<br />n = c/v<br />1,5 = 3.108/v<br />v = 3.108/1,5<br />v = 2.108m/s<br />
  106. 106. 3) Fatec-SP A figura abaixo mostra um feixe de raios luminosos monocromáticos que se propaga através de um meio transparente A. Ao atingir outro meio transparente e homogêneo B, uma parte do feixe se reflete (II) e outra refrata (III). A respeito dessa situação é correto afirmar que:<br />a) ela não é possível.<br />b) o meio A pode ser o vácuo.<br />c) o meio B pode ser o vácuo.<br />d) a velocidade dos raios luminosos do feixe II é a mesma que a dos raios luminosos do feixe III.<br />e) o ângulo (α) que o feixe incidente (I) forma com a superfície de separação é maior que o ângulo que o feixe refletido (II) forma com a mesma superfície (β).<br />Resp.: c)<br />
  107. 107. 5) UFBA Na figura abaixo, estão representados três raios luminosos, a, b e c, emitidos pela fonte S, localizada no interior de um bloco de vidro. Considere o índice de refração do vidro nv = 1,5, o índice de refração do ar nar = 1 e a velocidade de propagação da luz no ar c = 3,0 x 108 m/s.<br />Nessas condições, é correto afirmar:<br />(01) O ângulo de reflexão que o raio a forma com a normal é diferente do ângulo de incidência.<br />(02) O raio luminoso, ao ser refratado passando do vidro para o ar, afasta-se da normal.<br />(04) A reflexão interna total pode ocorrer, quando o raio luminoso incide do ar para o vidro ou do vidro para o ar.<br />(08) A velocidade de propagação da luz, no vidro, é igual a 2,0 x 108 m/s.<br />(16) O ângulo crítico θc, a partir do qual ocorre a reflexão interna total, é dado por θc = arc sen (2/3).<br />(32) O fenômeno da difração ocorre quando a luz atravessa um orifício de dimensões da ordem de grandeza do seu comprimento de onda.<br />Resp.: (2+8+16+32) = 58<br />
  108. 108. Um feixe de luz vermelha, emitido por um laser, incide sobre a superfície da água de um aquário, como representado nesta figura:<br />O fundo desse aquário é espelhado, a profundidade da água é de 40 cm e o ângulo de incidência do feixe de luz é de 50°.Observa-se, então, que esse feixe emerge da superfície da água a 60 cm do ponto em que entrou.<br />Sabe-se que, na água, a velocidade de propagação da luz diminui com o aumento de sua freqüência.<br />Considerando essas informações,<br />a) TRACE, na figura apresentada, a continuação da trajetória do feixe de luz até depois de ele sair da água. JUSTIFIQUE sua resposta.<br />b) CALCULE o índice de refração da água nessa situação. Dado que o sen 50° = 0,766<br />Em seguida, usa-se outro laser que emite luz verde. Considerando essa nova situação,<br />c) RESPONDA:<br />A distância entre o ponto em que o feixe de luz verde entra na água e o ponto em que ele emerge é menor, igual ou maior que a indicada para o feixe de luz vermelha. JUSTIFIQUE sua resposta.<br />A) Ao sofrer refração a luz muda seu meio propagação. Neste caso, sua velocidade pode aumentar ou dimimuir, assim como seu ângulo de refração em relação à normal. <br />Quando o índice de rafração do meio aumenta, velocidade e ângulo diminuem; quando o índice de rafração diminui, <br />velocidade e ângulo aumentam.<br />
  109. 109. b) CALCULE o índice de refração da água <br />nessa situação. <br />Dado que o sen 50° = 0,766. <br />Em seguida, usa-se outro laser que emite luz verde. Considerando essa nova situação,<br />c) RESPONDA:<br />A distância entre o ponto em que o feixe de luz verde entra na água e o ponto em que ele emerge é menor, igual ou maior que a indicada para o feixe de luz vermelha. JUSTIFIQUE sua resposta.<br />Vermelho – menor F<br />Alaranjado<br />Amarelo<br />Verde<br />Azul<br />Anil<br />Violeta – maior F<br />sen ? = 30/50<br />sen ? = 0,6<br />nar.sen50° = nágua.sen?<br />1.0,766 = nágua.0,6<br />nágua ≈ 1,28<br />a distância será menor, pois para luz<br />verde o ângulo de refração será menor, ou seja,<br />a luz verde se aproximará mais normal.<br />
  110. 110. Fuvest-SP Em agosto de 1999, ocorreu o último eclipse solar total do século. Um estudante imaginou, então, uma forma de simular eclipses. Pensou em usar um balão esférico e opaco, de 40 m de diâmetro, que ocultaria o Sol quando seguro por uma corda a uma altura de 200 m. Faria as observações, protegendo devidamente sua vista, quando o centro do Sol e o centro do balão estivessem verticalmente colocados sobre ele, num dia de céu claro. Considere as afirmações abaixo, em relação aos possíveis resultados dessa proposta, caso as observações fossem realmente feitas, sabendo-se que a distância da Terra ao Sol é de 150 x 108 km e que o raio do Sol é 0,75 x 106 km, aproximadamente.<br />I. O balão ocultaria todo o Sol: o estudante não veria diretamente nenhuma parte do Sol.<br />II. O balão é pequeno demais: o estudante continuaria a ver diretamente partes do Sol.<br />III. O céu ficaria escuro para o estudante, como se fosse noite.<br />Está correto apenas o que se afirma em<br />a) I b) II c) III d) I e III e) II e III<br />
  111. 111. O semicírculo de vidro da figura abaixo é concêntrico com o transferidor, e a normal à face plana do semicírculo passa pelo zero da escala do transferidor.<br />a) Fazendo uso da tabela a seguir faça uma estimativa do índice de refração do vidro. Considere que a velocidade da luz no ar é igual a velocidade da luz no vácuo.<br />b) Observe que o feixe de luz incidente na face curva do bloco não desvia ao passar do vidro para o ar. Explique por que isso ocorre.<br />c) Suponha que o bloco do experimento fosse substituído por outro de faces paralelas, feito do mesmo material. Desenhe na figura 2 a trajetória do feixe nessa nova situação.<br />A) nar.seni = nv.senr<br />nar = C/V = 1<br />1.sen60° = nv.sen35°<br />1.0,87 = nv.0,57<br />nv ≈ 1,53<br />B) O ângulo de incidência<br />em relação à normal é igual<br />a zero<br />C)<br />
  112. 112. Um feixe de luz monocromática, proveniente de um meio óptico A, incide sobre a superfície de separação desse meio com um meio óptico B. Após a incidência, o raio segue por entre os dois meios, não refletindo nem penetrando o novo meio.<br />N<br />Com relação a esse acontecimento, analise:<br />I. O meio óptico A tem um índice de refração maior que o meio óptico B.<br />II. Em A, a velocidade de propagação do feixe é maior que em B.<br />III. Se o ângulo de incidência (medido relativamente à normal à superfície de separação) for aumentado, o raio de luz reflete, permanecendo no meio A.<br />Está correto o contido apenas em<br />a) I e III. b) II e III. c) II. d) I e II. e) III.<br />
  113. 113. Refração em dioptros planos<br /> - sistema constituido de dois meios transparentes de diferentes refringências, que fazem fronteira plana.<br />
  114. 114. N<br />N<br />
  115. 115. Equação do dioptro para pequenos ângulos de incidência.<br />N<br />r<br />di = nvai<br />do nvem<br />i<br />
  116. 116. Cálculo do desvio lateral (d)<br />sen (i-r) = d/h<br />h = d/sen (i-r)<br />cos r = e/h<br />h = e/cos r<br />d/sen (i-r) = e/cos r<br />d = e.sen(i-r)<br />cos r<br />
  117. 117. (UNIFESP) Na figura, P representa um peixinho no interior de um aquário a 13 cm de profundidade em relação à superfície da água. Um garoto vê esse peixinho através da superfície livre do aquário, olhando de duas posições: O1 e O2<br />Sendo n(água) = 1,3 o índice de refração da água, pode-se afirmar que o garoto vê o peixinho a uma profundidade de<br />a) 10 cm, de ambas as posições.<br />b) 17 cm, de ambas as posições.<br />c) 10 cm em O1 e 17 cm em O2.<br />d) 10 cm em O1 e a uma profundidade maior que 10 cm em O2.<br />e) 10 cm em O1 e a uma profundidade menor que 10 cm em O2.<br />Para o observador próximo de P<br />di/do = nvai / nvem<br />di / 13 = 1/ 1,3<br />di = 10 cm<br />
  118. 118. 1) Temos dificuldade em enxergar com nitidez debaixo da água porque os índices de refração da córnea e das demais estruturas do olho são muito próximos do índice de refração da água (nágua = 4/3). Por isso usamos máscaras de mergulho, o que interpõe uma pequena camada de ar (nar = 1) entre a água e o olho. Um peixe está a uma distância de 2,0 m de um mergulhador, na direção da máscara. Suponha o vidro da máscara plano e de espessura desprezível. Calcule a que distância o mergulhador vê a imagem do peixe. <br />a) 2,0 m b) 3,0 m c) 1,5 m d) 1,2 m e) 1,8 m<br />nar = 1<br />nágua =4/3<br />do = 2 m <br />di = ?<br />di/do = nvai/nvem<br />di/2 = 1/4/3<br />di/2 = ¾<br />di = 2.3/4 = 1,5 m<br />Resp.: C<br />
  119. 119. 2) Para determinar o índice de refração de um líquido, faz-se com que um feixe de luz monocromática proveniente do ar forme um ângulo de 60º em relação à normal, no ponto de incidência. Para que isso aconteça, o ângulo de refração observado é de 30º. Sendo o índice de refração do ar igual a 1,0, determine o índice de refração do líquido.<br />a) √3 b)√3 / 3 c) √3 / 2 d) 3 e) √2 / 2<br />nar = 1<br />i = 60°<br />r = 30°<br />nliq = ?<br />nar.seni = nliq.senr<br />1.sen60° = nliq.sen30°<br />1.√3/2 = nliq.1/2<br />nliq = √3<br />Resp.: A<br />N<br />60°<br />ar<br />líquido<br />30°<br />
  120. 120. 4) A figura a seguir indica a trajetória de um raio de luz que passa de uma região semicircular que contém ar para outra de vidro, ambas de mesmo tamanho e perfeitamente justapostas.<br />Determine, numericamente, o índice de refração do vidro em relação ao ar.<br />a) 2 b) 1,2 c) 1,5 d) √3 e) √3/2<br />nar = 1<br />nvidro = ?<br />nar.seni = nv.senr<br />seni = 3/R<br />senr = 2/R<br />1.3/R = nv.2/R<br />nv = 3/2 = 1,5<br />Resp.: C<br />
  121. 121. 8) Uma pessoa encontra-se deitada num trampolim, situado a três metros de altura, olhando para a piscina cheia, cuja profundidade é de 2,5 m. Nestas circunstâncias e sabendo-se que a água é mais refringente que o ar, podemos afirmar que a profundidade aparente da piscina será:<br />a) exatamente 2,5 m.<br />b) um valor compreendido entre 2,5 e 3 m.<br />c) um valor maior que 3 m.<br />d) um valor menor que 2,5 m.<br />e) exatamente 3 m.<br />di/do = nvai/nvem<br />di/do = nar/nágua<br />sendo nágua > nar, temos:<br />nar/nágua < 1.<br />di/2,5 = 0,….<br />di = 2,5 . 0,…<br />di < 2,5<br />Resp.: D<br />
  122. 122. 10) Nas fotos da prova de nado sincronizado, tiradas com câmaras submersas na piscina, quase sempre aparece apenas a parte do corpo das nadadoras que está sob a água; a parte superior dificilmente se vê. Se essas fotos são tiradas exclusivamente com iluminação natural, isso acontece porque a luz que:<br />a) vem da parte submersa do corpo das nadadoras atinge a câmara, mas a luz que vem de fora da água não atravessa a água, devido à reflexão total.<br />b) vem da parte submersa do corpo das nadadoras atinge a câmara, mas a luz que vem de fora da água é absorvida pela água.<br />c) vem da parte do corpo das nadadoras que está fora da água é desviada ao atravessar a água e não converge para a câmara, ao contrário da luz que vem da parte submersa.<br />d) emerge da câmara ilumina a parte submersa do corpo das nadadoras, mas a parte de fora da água não, devido ao desvio sofrido pela luz na travessia da superfície.<br />e) emerge da câmara ilumina a parte submersa do corpo das nadadoras, mas a parte de fora da água não é iluminada devido à reflexão total ocorrida na superfície.<br />Resp.: C<br />
  123. 123. 13) Uma lâmina de vidro de faces paralelas, perfeitamente lisas, de índice de refração n, é mergulhada completamente em um líquido transparente de índice de refração também igual a n. Observa-se que a lâmina de vidro torna-se praticamente invisível, isto é, fica difícil distingui-la no líquido.<br />Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S):<br />01) A lâmina de vidro torna-se opaca à luz.<br />02) A luz, ao passar do meio líquido para a lâmina de vidro, sobre reflexão total.<br />04) A luz sofre forte refração, ao passar do meio líquido para a lâmina de vidro e, também, desta para o meio líquido.<br />08) Quando a luz passa do líquido para o vidro, ocorre mudança no seu comprimento de onda.<br />16) A luz não sofre refração, ao passar do meio líquido para a lâmina de vidro.<br />32) A luz que se propaga no meio líquido não sofre reflexão ao incidir na lâmina de vidro.<br />64) A luz sofre desvio, ao passar do líquido para a lâmina e, desta para o líquido, porque a velocidade da luz nos dois meios é diferente. Dê como resposta a soma das alternativas corretas.<br />a) 48 <br />b) 39 <br />c) 96 <br />d) 60 <br />e) 3<br />nlente = nvidro<br />16+32<br />Resp.: A<br />
  124. 124. 14) A água sempre foi vital para a sobrevivência humana, inclusive para o homem visualizar através dela e, assim, conseguir o seu alimento. Em algumas tribos indígenas, os guerreiros providenciam alimento através da pesca por lança. Para isso, postam-se à margem dos rios, observando a passagem dos peixes, para neles mirar a lança. Para acertá-los, porém, valem-se de um recurso prático, utilizando, sem saber, um princípio da Física.<br />Se você participasse desse tipo de pescaria, acertaria:<br />a) abaixo da imagem visualizada, por causa do fenômeno da refração, apesar de você e o peixe estarem em meios diferentes.<br />b) na posição da imagem, em virtude de ela corresponder à posição do objeto, mesmo que você e o peixe estejam em meios diferentes.<br />c) acima da imagem visualizada, já que ela corresponde à posição do objeto, pois você e o peixe estão em meios diferentes e, portanto, há o fenômeno da refração.<br />d) acima da imagem visualizada, pois, em virtude do fenômeno da refração, a posição da imagem não corresponde à posição do objeto, uma vez que você e o peixe estão em meios diferentes.<br />e) abaixo da imagem visualizada, pois a luz sofre o fenômeno da refração, devido ao fato de você e o peixe estarem em meios diferentes.<br />Resposta: E<br />
  125. 125. Refração em Prisma óptico imerso no ar<br />A<br />N<br />N<br />D<br />i1 - r1<br />i1<br />i2 – r2<br />i2<br />r1<br />r2<br />A<br />A = r1 + r2 (ângulo de refringência ou abertura)<br />D = i1 – r1 + i2 – r2 <br />D = i1 + i2 – (r1 + r2)<br />D = i1 + i2 – A (Desvio total)<br />
  126. 126. Prisma e dispersão da luz<br />Prisma de reflexão total <br />

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