Ondas eletromagnéticas

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Seminário sobre Ondas Eletromagnéticas apresentado na disciplina de Princípios de Telecomunicações do curso de Engenharia da Computação, do Centro Universitário de Votuporanga - UNIFEV.

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Ondas eletromagnéticas

  1. 1. LUCAS MARTINS SABADINI MATEUS BONI DIAS MATEUS MATIAS CRIADO OTAVIO DA SILVA CAVALCANTE WANDER PEREIRA
  2. 2. 1. DEFINIÇÃO 2. CLASSIFICAÇÃO 3. DIMENSÃO 4. PROPAGAÇÃO 5. NATUREZA 6. CARACTERÍSTICAS 7. PROPRIEDADES 8. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO 9. ONDAS DE RÁDIO 10. MICRO-ONDAS 11. LUZ VISÍVEL 12. ULTRAVIOLETA 13. RAIOS X 14. RAIOS GAMA 15. REFERÊNCIAS  ROTEIRO 2
  3. 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. 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 4
  5. 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 5
  6. 6. TRIDIMENSIONAIS Se propagam em todas as direções. Exemplo: ondas sonoras, ondas eletromagnéticas. . Ondas  CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO Figura 3 – Ondas tridimensionais Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm 6
  7. 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. 7
  8. 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 8
  9. 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. 9
  10. 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 10 Vídeo 3 – Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_eletromagn%C3%A9tico
  11. 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/ 11
  12. 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. 12
  13. 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. 13
  14. 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 = 14
  15. 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
  16. 16.  ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO Figura 10 – Espectro Eletromagnético Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Espectro_eletromagn%C3%A9tico 16
  17. 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; 17
  18. 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. 18
  19. 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. 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/ 20
  21. 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 21
  22. 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. 22
  23. 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. 23
  24. 24.  REFERÊNCIAS http://brasilescola.uol.com.br/fisica/raios-x.htm http://www.infoescola.com/fisica/raios-x/ http://www.flir.com/thermography/americas/br/view/?id=55680 https://gifsdefisica.wordpress.com/otica/ http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/luz-visivel http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/classificacao.php http://www.infoescola.com/fisica/radiacao-ultravioleta/ http://raios-ultravioleta.info/ http://www.inca.gov.br/conteudo_view.asp?ID=21 http://www.cetesb.sp.gov.br/userfiles/file/laboratorios/fiea/radiacao_uv_portugues.pdf http://raios-ultravioleta.info/o-que-sao-raios-ultravioleta.html https://murlocks.wordpress.com/2012/09/06/hulk-e-os-efeitos-da-radiacao-gama/ http://www.infoescola.com/fisica-nuclear/radiacao-gama/ http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica http://rubenatureza.blogspot.com.br/2015/09/ondas-eletromagneticas.html http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/microondas 24

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