3 º ANOENSINO MÉDIOFÍSICA PROF. JEAN CAVALCANTE

PROF. NELSON BEZERRA

Unidade IVSer humano e saúde

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Aula 21.2Conteúdo

• Física moderna - Aplicações das ondas eletromagnéticas

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Habilidade • Reconhecer a aplicação das ondas eletromagnéticas

e reconhecer suas características principais, como velocidade, comprimento de onda e frequência.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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TransformadorSão equipamentos utilizados na transformação de valores de tensão e corrente, além de serem usados na modificação de impedâncias em circuitos elétricos.O princípio de funcionamento de um transformador é baseado nas leis de Faraday e Lenz as leis do eletromagnetismo e da indução eletromagnética, respectivamente.

REVISÃO

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Exemplos práticos de transformadoresAquele transformador que você vê na rua é um típico transformador de potência trifásico, este recebe a tensão que vem da estação de distribuição, que está no nível de 13,8 KV (13800 Volts) e transforma em 127V e 220V.O transformador que você usa em casa, é um transformador monofásico, ele transforma tanto 127V em 220V como 220V em 127V.

REVISÃO

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REVISÃO

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Motores ElétricoÉ uma máquina destinada a converter energia elétrica em energia mecânica. É o mais utilizado de todos os motores elétricos, pois combina a facilidade de transporte, economia, baixo custo, limpeza e simplicidade de comando. São máquinas de fácil construção e fácil adaptação com qualquer tipo de carga.

REVISÃO

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Na imagem de motor elétrico, possui um imã que produz um campo de indução magnética, um cilindro onde estão os condutores e fios que são ligados a um gerador.

REVISÃO

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Ondas eletromagnéticas

DESAFIO DO DIA

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No vídeo que você assistiu agora pouco, você saberia dizer qual tipo de onda se trata?

DESAFIO DO DIA

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As ondas eletromagnéticasSão pulsos energéticos que se propagam no espaço transportando energia.Que podem se propagar no vácuo.São exemplos dessas ondas: as ondas de rádio, de TV, celulares, internet, ultrassons, micro-ondas, raios x, etc.

AULA

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Elas podem ser de dois tiposOndas mecânicas: quando precisam de um meio material para se propagar.Ondas eletromagnéticas: que podem se propagar no vácuo. São exemplos dessas ondas: as ondas de rádio, de TV, celulares, internet, micro-ondas, raios x, etc.As ondas eletromagnéticas são formadas pela combinação de campos elétricos e magnéticos. Elas foram descritas por um conjunto de equações formulado por James C. Maxwell.

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Um breve relato do uso do eletromagnetismo com a aplicação na comunicação móvel

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Os precursores dos celulares são os rádios comunicadores usados em aviões e barcos, os primeiros protótipos de telefones móveis foram criados no Bell Labs em 1947a Ericsson a chegou a desenvolver um modelo em 1956.

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Na União Soviética, o primeiro celular foi desenvolvido em 1955 por Leonid Kupriyanovich. Ele pesava 1,2 quilogramas e tinha alcance de 1,5 quilômetro. Kupriyanovich, aprimorou esse modelo em 1961 com um dispositivo ainda menor, pesando 70 gramas, que cabia na palma da mão, e tinha um alcance de mais de 30 quilômetros. Em 1958, foi desenvolvido, na União Soviética, o serviço Altay,

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que era usado em carros e chegou a estar presente em até 30 cidades do país. Em 1965, a empresa búlgara Radioelektronika também apresentou um sistema de base que podia usar até 15 telefones.

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Em 3 de Abril de 1973, liderado por Martin Cooper, a Motorola apresentou o DynaTAC 8000, que só chegou a ser comercializado em 1983. Este celular marcou a primeira geração.

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Em 1991, houve a primeira transmissão do novo formato digital de sinal digital de celular, o 2G. Além de conversas, o novo padrão também possibilita troca de mensagens através do serviço SMS. Em 1993, foi lançado o IBM Simon, que reunia recursos de celulares e PDS’s com tela sensível ao toque, e que é considerado o

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primeiro Smartphone. O novo padrão variado do 2G (chamado de 2.5G) adicionou o acesso à internet por telefone celular pelo padrão GPRS. Em 1998, foram disponibilizados os primeiros conteúdos disponíveis para download na Finlândia e, em 1999, o primeiro serviço completo de acesso à internet no Japão.

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Devido à alta demanda por serviços de internet, foi lançada, em Maio de 2001 no Japão, a primeira rede 3G. O primeiro aparelho foi lançado em outubro do mesmo ano. A primeira década do século XXI viu um rápido crescimento da popularização dos celulares.

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No ano de 2007, a Apple lança o IPhone, o seu primeiro Smartphone, em um formato que mudou a aparência da maioria dos telefones celulares, sendo o primeiro aparelho a apresentar tela multitoque. Tinha, como principal característica, a ausência de teclados numéricos físicos, deixando-os para serem gerados por software. No ano de 2008 a Google apresenta o Android o seu sistema operacional para primeiro Smartphone, que logo se popularizou e é, até o momento, o mais utilizado.

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Aplicações das ondas eletromagnéticasAs ondas eletromagnéticas são pulsos energéticos capazes de se propagar no vácuo. Elas são criadas a partir da interação entre um campo elétrico e um campo magnético.O espectro eletromagnético é composto por diferentes tipos de ondas eletromagnéticas que se encontram dispostas de acordo com o seu comprimento de onda – frequência e energia.

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As ondas de rádio, se comparadas às outras faixas de ondas eletromagnéticas, são as que possuem maior comprimento de onda e menor frequência. Na tabela abaixo é possível visualizar a diferença dentre os valores de todas as faixas.

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Espectro de Radiação Eletromagnética

Região Comp. Onda (Angstroms)

Comp. Onda (centímetros) Frequência (Hz) Energia (eV)

Rádio >109 >10 <3 x 109 <10-5

Micro-ondas 109 - 106 10 – 0.01 3 x 109 – 3 x 1012 10-5 – 0.01

Infravermelho 106 - 7000 0.01 – 7 x 105 3 x 1012 – 4.3 x 1014 0.01 - 2

Visível 7000 - 4000 7 x 10-5 - 4 x 10-5 4.3 x 1014 – 7.5 x 1014 2 - 3

Ultravioleta 4000 - 10 4 x 10-5 - 10-7 7.5 x 1014 – 3 x 1017 3 - 103

Raios-X 10 – 0.1 10-7 - 10-9 3 x 1017 – 3 x 1019 103 - 105

Raios Gama <0.1 <10-9 > 3 x 1019 >105

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Propriedades das ondas eletromagnéticasAlgumas propriedades podem ser observadas em todos as ondas eletromagnéticas, independente da forma como estas ondas foram criadas, são elas:

• Os campos elétrico e magnético são perpendiculares à direção de propagação da onda;

• O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético; • Os campos variam sempre na mesma frequência e estão

em fase.

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Exemplo 1 - (ENEM 2012) Nossa pele possui células que reagem à incidência de luz ultravioleta e produzem uma substância chamada melanina, responsável pela pigmentação da pele. Pensando em se bronzear, uma garota vestiu um biquíni, acendeu a luz de seu quarto e deitou-se exatamente abaixo da lâmpada incandescente. Após várias horas ela percebeu que não conseguiu resultado algum. O bronzeamento não ocorreu porque a luz emitida pela lâmpada incandescente é de:

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a) baixa intensidadeb) baixa frequênciac) um espectro contínuod) amplitude inadequadae) curto comprimento de onda

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Resolução: Letra “ B “

PREVIEWAULA

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Exemplo 2 - (ENEM 2010) Um garoto que passeia de carro com seu pai pela cidade, ao ouvir o rádio, percebe que a sua estação de rádio preferida, a 94,9 FM, que opera na banda de frequência de megahertz, tem seu sinal de transmissão superposto pela transmissão de uma rádio pirata de mesma frequência que interfere no sinal da emissora do centro em algumas regiões da cidade. Considerando a situação apresentada, a rádio pirata interfere no sinal da rádio do centro devido à:

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a) atenuação promovida pelo ar nas radiações emitidas.b) maior amplitude da radiação emitida pela estação do

centro.c) diferença de intensidade entre as fontes emissoras de

ondasd) menor potência de transmissão das ondas da emissora

pirata.e) semelhança dos comprimentos de onda das radiações

emitidas.

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Resolução: Letra “ E “

PREVIEWAULA

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1. (UFRGS 2015) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.

A luz é uma onda eletromagnética formada por campos elétricos e magnéticos que variam no tempo e no espaço e que, no vácuo, são ........ entre si. Em um feixe de luz polarizada, a direção da polarização é definida como a direção ........ da onda.

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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a) paralelos – do campo elétricob) paralelos – do campo magnéticoc) perpendiculares – de propagaçãod) perpendiculares – do campo elétricoe) perpendiculares – do campo magnético

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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2. (UFRGS 2015) (UFPR 2010) O primeiro forno de micro-ondas foi patenteado no início da década de 1950 nos Estados Unidos pelo engenheiro eletrônico Percy Spence. Fornos de micro-ondas mais práticos e eficientes foram desenvolvidos nos anos 1970 e a partir daí ganharam grande popularidade, sendo amplamente utilizados em residências e no comércio. Em geral, a frequência das ondas eletromagnéticas geradas em um forno de micro-ondas é de 2450 MHz. Em relação à Física de um forno de micro-ondas, considere as seguintes afirmativas:

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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Um forno de micro-ondas transmite calor para assar e esquentar alimentos sólidos e líquidos.O comprimento de onda dessas ondas é de aproximadamente 12,2 cm.As ondas eletromagnéticas geradas ficam confinadas no interior do aparelho, pois sofrem reflexões nas paredes metálicas do forno e na grade metálica que recobre o vidro da porta.

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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Assinale a alternativa correta.

a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira.c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira.d) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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Gabarito da DLI1. Letra “D”2. Letra “E”

PREVIEWINTERATIVIDADE

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As ondas eletromagnéticasAs ondas são pulsos energéticos que se propagam no espaço transportando energia. Elas podem ser de dois tipos:

RESUMO DO DIA

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Ondas mecânicas

RESUMO DO DIA

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Ondas eletromagnéticas

RESUMO DO DIA

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As ondas eletromagnéticas são formadas pela combinação de campos elétricos e magnéticos. Elas foram descritas por um conjunto de equações formulado por James C. Maxwell.

RESUMO DO DIA

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Maxwell também afirmou que a velocidade de uma onda eletromagnética, no vácuo, tem o mesmo valor que a velocidade da luz no vácuo, 3.108 m/s.

RESUMO DO DIA

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Características das ondas eletromagnéticas: • São geradas pela interação de campos magnéticos e

elétricos variáveis. • A velocidade de propagação dessas ondas no vácuo é

c = 3 . 108 m/s, a mesma da luz.

RESUMO DO DIA

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RESUMO DO DIA

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Possuem, assim como as ondas mecânicas: Período, frequência e comprimento de onda.

RESUMO DO DIA

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RESUMO DO DIA

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RESUMO DO DIA

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O espectro eletromagnético

RESUMO DO DIA

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Aplicações das ondas eletromagnéticasAs ondas eletromagnéticas são pulsos energéticos capazes de se propagar no vácuo. Elas são criadas a partir da interação entre um campo elétrico e um campo magnético.

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Espectro de Radiação Eletromagnética

Região Comp. Onda (Angstroms)

Comp. Onda (centímetros) Frequência (Hz) Energia (eV)

Rádio >109 >10 <3 x 109 <10-5

Micro-ondas 109 - 106 10 – 0.01 3 x 109 – 3 x 1012 10-5 – 0.01

Infravermelho 106 - 7000 0.01 – 7 x 105 3 x 1012 – 4.3 x 1014 0.01 - 2

Visível 7000 - 4000 7 x 10-5 - 4 x 10-5 4.3 x 1014 – 7.5 x 1014 2 - 3

Ultravioleta 4000 - 10 4 x 10-5 - 10-7 7.5 x 1014 – 3 x 1017 3 - 103

Raios-X 10 – 0.1 10-7 - 10-9 3 x 1017 – 3 x 1019 103 - 105

Raios Gama <0.1 <10-9 > 3 x 1019 >105

RESUMO DO DIA

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O espectro eletromagnético é composto por diferentes tipos de ondas eletromagnéticas que se encontram dispostas de acordo com o seu comprimento de onda – frequência e energia.As ondas de rádio, se comparadas às outras faixas de ondas eletromagnéticas, são as que possuem maior comprimento de onda e menor frequência. Na tabela abaixo é possível visualizar a diferença dentre os valores de todas as faixas.

RESUMO DO DIA

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Propriedades das ondas eletromagnéticasAlgumas propriedades podem ser observadas em todos as ondas eletromagnéticas, independente da forma como estas ondas foram criadas, são elas:

• Os campos elétrico e magnético são perpendiculares à direção de propagação da onda;

• O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético; • Os campos variam sempre na mesma frequência e estão

em fase.

RESUMO DO DIA

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RESUMO DO DIA

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As ondas eletromagnéticas proporcionaram um grande avanço na área da física, principalmente no ramo das telecomunicações. Vários aparelhos foram construídos usando-se os conceitos das ondas. Cite exemplos de aparelhos usados em seu cotidiano que funcionam utilizando ondas eletromagnéticas.

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Ondas eletromagnéticas

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No vídeo que você assistiu agora pouco, você saberia dizer qual tipo de onda se trata?

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