Seminário sobre Ondas Eletromagnéticas apresentado na disciplina de Princípios de Telecomunicações do curso de Engenharia da Computação, do Centro Universitário de Votuporanga - UNIFEV.
3. • Onda é um movimento causado por uma perturbação;
• Se propaga através de um meio.
Exemplo: quando joga-se uma pedra em um lago de águas calmas, o impacto causará uma
perturbação na água, fazendo com que ondas circulares se propagem pela superfície da água.
• Existem vários tipos de ondas: luz, rádio, televisão, ultravioletas, som, raios x, etc.
Ondas
DEFINIÇÃO
Vídeo 1 – Ondas carregam toda a informação do universo - O Universo Conectado
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=fnHfWwpRlsg 3
4. UNIDIMENSIONAIS:
Se propagam em apenas uma direção.
Exemplo: ondas formadas numa corda.
Ondas
CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO
Figura 1 – Ondas unidimensionais
Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm
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5. BIDIMENSIONAIS
Se propagam ao longo de um plano.
Exemplo: ondas formadas na superfície de um lago.
Ondas
CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO
Figura 2 – Ondas bidimensionais
Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm
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6. TRIDIMENSIONAIS
Se propagam em todas as direções.
Exemplo: ondas sonoras, ondas eletromagnéticas.
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Ondas
CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO
Figura 3 – Ondas tridimensionais
Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm
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7. LONGITUDINAIS
Figura 4 – Direção de vibração e propagação de ondas longitudinais
Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica
Ondas
CLASSIFICAÇÃO - PROPAGAÇÃO
São ondas causadas por vibrações com mesma direção
da propagação, como as ondas sonoras.
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8. TRANSVERSAIS
Ondas
CLASSIFICAÇÃO - PROPAGAÇÃO
São as que são causadas por vibrações perpendiculares à
propagação da onda, como, por exemplo, em uma corda:
Figura 5 – Direção de propagação ondas transversais
Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica
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9. MECÂNICA
Ondas
CLASSIFICAÇÃO - NATUREZA
Vídeo 2 – Ondas sonoras – Conceitos básicos
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=s2kCo-YCsf0
São ondas que necessitam de um meio material para se propagar, ou seja, sua
propagação envolve o transporte de energia cinética e potencial e depende da
elasticidade do meio. Por isto não é capaz de propagar-se no vácuo.
Exemplos são os que acontecem em molas e cordas, sons e em superfícies de líquidos.
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10. ELETROMAGNÉTICA
Ondas
CLASSIFICAÇÃO - NATUREZA
São ondas geradas por cargas elétricas oscilantes e sua propagação não depende do
meio em que se encontram, podendo propagar-se no vácuo e em determinados meios
materiais. Alguns exemplos são as ondas de rádio, de radar, os raios x e as micro-ondas.
Figura 6 – Ondas eletromagnéticas
Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica
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Vídeo 3 – Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_eletromagn%C3%A9tico
11. • Os pontos mais altos da curva sinusoidal são denominados picos.
• A parte mais alta de uma onda, na direção positiva é denominada crista.
• A direção negativa é chamada de cavado.
• A parte da frente da onda, no sentido do deslocamento, é denominada bordo anterior.
• A parte de trás da onda é o bordo posterior.
Figura 7 – Nomenclatura da Onda Sinusoidal
Fonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas
Ondas
CARACTERÍSTICAS
Vídeo 4 – Onda Senoidal
Fonte: http://www.politicaysociedad.net/
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12. Figura 8 – Terminologia da Onda Eletromagnética
Fonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas
Ondas
PROPRIEDADES
• Ciclo é a sequência completa de valores, de crista a crista, de cavalo a cavalo, ou de nulo a nulo.
• Comprimento da onda é a distância horizontal de crista a crista, ou de cavalo a cavalo
consecutivos. É medido em metros e seus submúltiplos. A distância percorrida pela energia
durante um ciclo é o comprimento da onda.
• Amplitude da onda é a distância vertical entre um ponto da onda e a linha zero (eixo dos X); é,
assim, a altura da onda e indica a sua intensidade (força) no ponto considerado.
• Período da onda é o tempo gasto para completar um ciclo.
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13. Figura 9 – Dois Ciclos da Curva Sinusoidal, Mostrando as Amplitudes da Onda a Cada 30º de Fase
Fonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas
Ondas
PROPRIEDADES
• Frequência (f) é o número de ciclos completados na unidade de tempo. Em se tratando de ondas
eletromagnéticas, a unidade de tempo normalmente usada é o segundo. Na faixa de rádio do
espectro eletromagnético, as frequências são medidas em Hertz (Hz), que corresponde a 1 ciclo
por segundo.
• Fase é a quantidade que um ciclo progrediu desde uma origem especificada. É geralmente
medida em unidades angulares, correspondendo um ciclo completo a 360º. A fase alcança 90º
na crista da onda; 180º quando a amplitude é novamente zero; 270º no cavado e 360º quando
volta de novo a zero.
• Se tivermos duas ondas com o mesmo ângulo de fase, diremos que as mesmas estão em fase. Se
os ângulos de fase forem diferentes, com relação a uma origem comum, diz-se que as ondas
estão fora de fase, ou defasadas.
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14. Ondas
PROPRIEDADES
• Para calcular a velocidade das ondas de energia eletromagnética devem ser consideradas as
características do meio através do qual se deslocam.
• Maxwell descobriu velocidade de propagação das ondas, aproximadamente 3x108 m/seg, ou
300.000 km/seg.
• Pela própria definição de frequência da onda eletromagnética (número de ciclos completados na
unidade de tempo), pode-se concluir que o comprimento de onda será tanto menor quanto
maior for a frequência.
• Assim, o valor do comprimento de onda está diretamente relacionado à frequência e à
velocidade de propagação.
A Frequência é medida em Hertz (ciclos/seg).
Assim, o comprimento de onda em metros será:
l =
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15. Ondas Eletromagnéticas
PROPRIEDADES
• Cada frequência eletromagnética é irradiada em um comprimento de onda próprio, ou seja,
a cada frequência corresponde um determinado comprimento de onda.
• O conjunto total das frequências das radiações eletromagnéticas constitui o espectro
eletromagnético, ou espectro de frequências.
• Uma onda eletromagnética depende, sobretudo, da sua frequência e do correspondente
comprimento de onda.
Vídeo 5 – Quer que desenhe Espectro eletromagnético
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=3po0Ek5aPKE 15
17. Ondas Eletromagnéticas
ONDAS DE RÁDIO
• São também denominadas ondas hertzianas e popularmente conhecidas como ondas de
radiofrequência ou simplesmente ondas de rádio.
• Podem ser produzidas por correntes elétricas de que oscilam rapidamente (ou seja, correntes
elétricas de alta frequência) em um condutor (como uma antena);
• A faixa das frequências apropriadas para utilização em transmissões de rádio é denominada de
espectro das ondas de rádio ou faixa de rádio frequências;
• Estende-se de 10 kHz (10.000 ciclos/segundo) a 300.000 MHz (300.000 megaciclos/segundo);
Vídeo 6 – Sistema de Rádio AM-FM (Adaptado)
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Onda_de_r%C3%A1dio
• Principais aplicações:
transmissões de rádio e
televisão, telefonia móvel,
áudio, vídeo, radionavegação,
serviços de emergência e
transmissão de dados por rádio
digital, tanto no âmbito civil
como militar. Também são
utilizadas por radioamadores;
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18. Ondas Eletromagnéticas
MICRO-ONDAS
• São ondas de alta frequência, do mesmo tipo das ondas de rádio, porém muito curtas;
• Não são fonte de calor, mas sim de energia, tem comprimento de onda de 1 mm a 300 mm,
frequência de 109 Hz até 1011 Hz;
• Possuem principal aplicação em telecomunicações, telefonia e de televisão, Bluetooth, WIFI,
WiMAX, radares;
• Porém a aplicação mais conhecida é o Forno de Micro-Ondas, que usa um gerador de micro-
ondas do tipo magnetron para produzir micro-ondas em uma frequência de
aproximadamente 2,45 GHz para cozinhar os alimentos.
Vídeo 7– Fi5ica Explica - Como funciona o forno de micro-ondas?
http: https://www.youtube.com/watch?v=Gc5xbEQ1QTY
• Esse processo faz com que as
moléculas de água e outras
substâncias presentes nos
alimentos vibrem. Esta vibração
cria um calor que aquece o
alimento.
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19. Ondas Eletromagnéticas
INFRAVERMELHO
• Foi descoberta em 1800 pelo astrônomo inglês William Herschel;
• Ele colocou um termômetro de mercúrio no espectro obtido por um prisma de cristal para
medir o calor emitido por cada cor. Assim descobriu que o calor era mais forte ao lado do
vermelho do espectro, observando que ali não havia luz;
• Não é percebida na forma de luz pelo olho humano, mas pelo calor, através de terminações
nervosas da pele, conhecidas como termorreceptores;
• Quanto mais alta a temperatura do objeto maior será a radiação infravermelha emitida;
• As câmeras termográficas infravermelhas produzem imagens visuais dessa radiação e podem
calcular medições precisas de temperatura sem contato com o objeto.
Figura 11– Electromagnetic Spectrum Infographichttp (adaptado)
https://infograph.venngage.com/p/19023/electromagnetic-spectrum-infographic 19
20. Ondas Eletromagnéticas
ESPECTRO VISÍVEL
• Também chamada de espectro óptico, é a porção do espectro eletromagnético cuja radiação
é composta por fótons capazes de sensibilizar o olho humano;
• Isaac Newton percebeu que a luz se propagava em linha reta e descobriu, também, que, ao
atravessar um prisma de vidro, a luz solar branca sofria dispersão e se decompunha, nas
cores do arco-íris;
• A velocidade de propagação da luz é de 3,0 x 108 m/s;
Figura 12 – Prisma refletindo a luz (adaptado)
Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica
Vídeo 8 – Dispersão da Luz granular (conceitual)
Fonte: https://gifsdefisica.wordpress.com/otica/
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21. Ondas Eletromagnéticas
ULTRAVIOLETA
• Possui um comprimento de onda de 200 a 400nm
• Sua frequência é maior que a luz visível (daí o nome ultravioleta, pois o violeta é a cor de
maior frequência que a visão humana consegue enxergar);
• É a radiação mais energética emitidas pelo sol, por isso apresenta mais perigos para diversas
formas de vida da superfície terrestre;
• Mas, felizmente, contamos com uma importante proteção contra os malefícios provocados
pela incidência desses raios, que é a camada de ozônio (O3);
• A radiação ultravioleta pode ser classificada em três tipos: UVA, UVB e UVC.
Figura 13 – Divisão dos Raios Ultravioleta
Fonte: http://raios-ultravioleta.info/o-que-sao-raios-ultravioleta.html
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22. Ondas Eletromagnéticas
RAIOS X
• A primeira radiografia da história ocorreu em 1895, feita pelo físico alemão Wilheelm Conrad
Rontgen, lhe rendendo o prêmio Nobel de física em 1901;
Vídeo 9 – Raio X de punho e mão
Fonte: http://www.megacurioso.com.br/gifs-animados/45269
-veja-gifs-surpreendentes-de-raios-x-de-articulacoes-em-movimento.htm
• Foi através do estudo da luminescência por raios catódicos num tubo de Crookes que Conrad
descobriu os Raios X;
• Essa denominação X foi usada pois não se conhecia a
natureza da luz descoberta;
• São capazes de atravessar tecidos de baixa densidade
como a carne humana, mas não tecidos de densidade
maior, como o tecido ósseo;
• Os elétrons com energia são acelerados e então emitem
ondas eletromagnéticas que são os raios X;
• Sua principal aplicação é na medicina, através de
radiografias.
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23. Ondas Eletromagnéticas
RAIOS GAMA
• São produzidos por elementos químicos radioativos, como o urânio ou o polônio;
• Apresentam comprimentos de onda muito baixos, da ordem de picômetros (10−12), aumentando
seu poder de penetração;
Figura 14 – Penetração de raios Alfa, Beta e Gama
Fonte: https://murlocks.files.wordpress.com/2012/09/tiposrad_bio-bcg.png
• A radiação gama é produzida pela transição de um
estado excitado para um de menor excitação, porém
no núcleo;
• É comum ter-se uma emissão Alfa seguida por uma
Gama, ou uma emissão Beta seguida por uma Gama;
• A radiação Alfa é barrada facilmente por uma folha de
papel; a Beta, por uma chapa de alumínio, e a Gama,
por uma chapa grossa de chumbo;
• Possui aplicação na esterilização de equipamentos
médicos e hospitalares, assim como em determinados
alimentos.
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