Editora Ática & Scipione

capítulo

Vamos tratar de:

• Importância das telecomunicações para a sociedade contemporânea

• Processos de produção, transmissão e recepção de sons

• Comunicação através de fios, precursora dos atuais sistemas de telecomunicação

• Natureza das ondas de rádio e sua utilização na comunicação a distância

A comunicação11

Índios Waurá com computador.

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Computadores e telefones celulares ampliaram as possibilidades de comunicação entre indivíduos.

A comunicação humana envolve estruturas biológicas, artefatos tecnológicos e conhecimentos que nos permitem produzir, perceber e processar sons, imagens e gestos. Neste capítulo aprenderemos mais

sobre os recursos usados para comunicação, incluindo aqueles que nos permitem realizar a comunicação a distância.

256256

Lendo e avaliando a leitura

A comunicação e a globalizaçãoA comunicação não ocorre apenas entre indivíduos que estão próximos em

uma mesma comunidade. Ao longo da história de nossa civilização fomos de-senvolvendo e utilizando símbolos para registrar ideias e informações passadas de geração em geração. Graças a esses registros a comunicação nos possibilitou ultrapassar nossa experiência pessoal, bem como a experiência da comunidade em que vivemos. Livros, filmes, jornais, revistas, assim como programas de rádio e TV, nos permitem compartilhar expe-riências de outros tempos e lugares.

Do mesmo modo que outras dimen-sões da vida moderna, a comunicação foi profundamente alterada pelo de-senvolvimento de novas tecnologias. As tecnologias de comunicação con-tribuíram para a instauração de um processo, chamado globalização, que criou novos traços comuns a todas as culturas. Ao mesmo tempo, esse proces-so aumentou os conflitos e as desigual-dades entre povos e países e, a partir do final do século XX, assumiu propor-ções muito maiores, passando a ser ci-tado como um dos traços marcantes da atualidade.

A partir das Ciências Naturais podemos desenvolver um modo particular de considerar e entender a comunicação. O foco, nesse caso, recai sobre os fenô-menos naturais e os aparatos tecnológicos que tornam possíveis algumas das formas de comunicação essenciais à vida em nossa sociedade: a fala, a comuni-cação através de fios elétricos e a comunicação realizada a grandes distâncias por meio de ondas de rádio.

Avaliando a leitura

Compare cada afirmativa apresentada a seguir com os três parágrafos quecompõem o texto de introdução deste capítulo. Com base nessa comparação,classifiquecadaafirmativaverificandoseela:A. estárelacionadacomoassuntodotextoeestáemconcordânciacomele;B. estárelacionadacomoassuntodotextoeestáemdiscordânciacomele;C. estárelacionadacomoassuntodotexto,masvaialémdele(extrapolaotexto).

1. As Ciências Naturais se ocupam dos processos de comunicação natural,

enquanto as tecnologias cuidam dos processos que envolvem aparelhos

eletrônicos.

2. Ao longo da História, a Ciência e a tecnologia contribuíram para a

diversificação dos recursos de comunicação utilizados pelos seres humanos.

3. Embora todos nós necessitemos nos comunicar, muitos ainda não têm

acesso aos diversos recursos tecnológicos de comunicação hoje disponíveis.

Nós, humanos, somos seres sociais. A vida em sociedade só é possível quando os indivíduos são capazes de se comunicar uns com os outros e cooperar na realização das mais diferentes tarefas.

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A comunicação oral: ondas através do ar

Umadas formasdecomunicaçãomais importantesemnossaculturaéapalavra falada. A palavra falada utiliza sons. Mas como os sons são produzidos? Como

nossoorganismoécapazdepercebersons?Pararesponderaessasquestões,vamosinvestigarofenômenodaproduçãoedatransmissãodossons.

Sons e vibraçõesTodaequalquerformadecomunicaçãopressupõeaexistênciadepelomenostrês

elementos:

•Osujeitoqueproduzamensagem.

•Osujeitoquerecebeeinterpretaamensagem.

•Omeioutilizadoparatransmitiramensagem.

Nocasodafalaedamúsica,aproduçãodamensagemcorrespondeàproduçãodesons.

vamos pesquisar

A produção dos sons

Oqueháemcomumnasdiversassituaçõesenvolvendoaproduçãodesons?Esta atividade oferece algumas pistas para que você possa responder a essaquestão.

Você Vai precisar de:

•Duasbarrasmaciçasdemetalcomcomprimentosdiferentes(amaiordeveter1mdecomprimentooumais),outroobjetometálico,cordão(oubarbante)eumabacia(oubalde)comágua.

como fazer:

•Suspendaabarramaiorprendendoumpedaçodebarbanteemcadaextremidade.Emseguida,peçaaalguémquebatanabarracomoobjetometálico(vejafotos).Façaomesmocomabarramenorecompareossonsqueasbarrasproduzem.

•Segureumadasbarrascomamãoebatanelacomomesmoobjetometálicoquevocêjáutilizou.Compareosomproduzidopelabarrasuspensacomosomquevocêproduzagora.

•Suspendaabarramaiorporapenasumdosfios.Introduzasuaextremidadeinferiornabaciacomágua.Depoisdisso,batanabarracomumobjetometálico.Veja,então,oqueacontececomasuperfíciedaágua.

•Coloqueosdedosnopescoço,sobreagarganta,eemitaumsombemalto.Presteatençãonasensaçãoqueissoprovocaemseusdedos.

A realização de atividades ex-perimentais propostas neste capítulo potencializa a compreensão dos fenômenos envolvidos e dos conceitos e modelos utilizados para interpretá-los.

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Muitosprocessosdeproduçãodesonsestãoassociadosàvibraçãodeummaterialsólido,deumamembranaoudeumfioelástico.Outrossonssãoproduzidosporexplo-sõesecolisões.Emtodosessescasos,osmateriaisqueproduzemossonsestãocerca-dosdear.

Comoseráqueoarparticipadoprocessodeproduçãodesons?Quandofazemosalgumaaçãoquemodificabruscamenteapressãodoaremnos-

savolta,produzimossons.Seesvaziarmosumbalão,deixandooarsairaospoucosdedentrodele,quasenãopercebemososomproduzido.Se,poroutrolado,estourarmosumbalão,umruídoforteéproduzido.

Nomomentodoestouro,oarqueestavacomprimidodentrodobalãoseexpandeeempurrabruscamenteoarnasproximidadesdele.Essedeslocamentorepentinodoaraumentaapressãoemtornodobalãoeproduzosomdoestouro.Essemovimentobruscodoartambémacontecequandobatemospalmas.Emambasassituações,oqueproduzefeitossonoroséavariaçãodapressãosobreoarsituadoemumadetermina-daregiãodoespaço.

Aoproduzir sonsbatendoemumabarrademetalsuspensa por fios, notamos que a barra permanecevibrando durante algum tempo. Quando batemos nabarra, segurando-a em uma de nossas mãos, a dura-çãodosoméreduzida.Nessecaso,nossamãoimpedequeabarravibrelivrementeapóstersofridoabatida.

Oarsituadoemtornodeumabarrasuspensaéin-fluenciadopelavibraçãodabarra.Nãosomoscapazesde observar diretamente as vibrações da barra, maspodemosusarumavasilhacomáguaparaobservarosefeitosproduzidosporessabarravibrantequandoelatocaasuperfíciedaáguacontidanavasilha.

Aimagemdasvibraçõesseespalhandosobreasu-perfíciedaáguapodeserassociadaà ideiadapropa-gaçãodosomemumambientecheiodear.

Sevocêsegurarumbalãocheiodeardiantedeseurostoefalarnafrentedele,podesentir,comasmãos,avibraçãodobalão.Faleàvontadecomabocavolta-danadireçãodobalão,masevitandoocontatodiretoentreeles.Nessascondições,oqueprovocaavibraçãodobalão?

Interpretando a atividade

1. Existe algo em comum entre a sensação produzida em seus dedos

quando você segura os fios que suspendem a barra e a produzida

quando você toca sua própria garganta durante a emissão de um

som? Explique.

2. Que diferença você observa na duração do som produzido na

situação em que a barra é suspensa por fios e na em que ela é

segura com as mãos? Como você explica essa diferença?

3. O comprimento de uma barra influencia o som que ela produz? Explique.

na rede

Veja um experimento sobre sons e sua propagação:

<http://pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=525&AS+VOZES+DO+ALUMINIO>.

Acessoem:30nov.2011.

Quando colocamos uma barra de metal para vibrar, batendo nela com outro objeto de metal e, em seguida, encostamos a barra vibrante

na superfície da água contida em uma bacia, formam-se ondas nessa superfície. Tais ondas espalham-se a partir do ponto em que a barra

tocou a superfície da água.

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259

Construindo um modelo explicativo

Uma lâmina é afastada de sua posição de

equilíbrio. Alguns metros à sua frente se

encontra uma pessoa que escutará o som

que será produzido pela lâmina.

Ao ser abandonada, a lâmina move-se violentamente para a

frente. Ao fazer isso, ela comprime a camada de ar que está à

sua frente, provocando uma aproximação das moléculas que

constituem o ar nessa região. Assim, tanto a densidade quanto

a pressão do ar comprimido são maiores do que eram antes de

o ar ser perturbado pelo movimento da lâmina. A região de ar

comprimido transmitirá essa perturbação para a camada de ar

que está à sua frente, a qual, por sua vez, também transmitirá

para a próxima camada, e assim sucessivamente.

Após atingir sua posição de máximo afastamento para a frente,

a lâmina volta violentamente para trás. Ao fazer isso, ela produz

uma região de ar rarefeito, pois permite que o ar à sua frente

se expanda e ocupe um volume maior. Assim, a densidade e a

pressão do ar rarefeito nessa região são menores do que eram

antes de o ar ser perturbado pelo movimento da lâmina. Também

essa perturbação será transmitida sucessivamente de uma

camada de ar para a camada de ar mais próxima, provocando

zonas de rarefação entre a lâmina e a pessoa.

Enquanto a lâmina vibra, novas e sucessivas regiões de ar

comprimido e rarefeito são formadas e transmitem para as

camadas de ar subsequentes as perturbações produzidas pela

vibração da lâmina. Esse conjunto de perturbações avança em

direção à pessoa, de estruturas sensiveis que compõe a orelha

que ouve o som produzido pela vibração.

Ao colocar as mãos no pescoço, com os dedosapoiados sobre a garganta, você perceberá que elaproduz muitas vibrações durante a fala. A vibraçãoda garganta e a vibração de um balão colocado nafrentedabocadequemfalanãosãofenômenosin-dependentes.Aorigemdasduasvibraçõeséames-ma:aaçãodefalar.

Aindaquenãosejapossívelobservaroqueacon-tece quando um som é produzido e transmitido,dispomosdeinformaçõeseevidênciasquenosper-mitem criar um modelo explicativo e relacionar osfenômenos citados anteriormente. Afinal, em Ciên-cias,oquenãopodeserobservadopodeedeveserimaginado.

Mesmo sem enxergar, você pode sentir a vibra-ção produzida em sua garganta enquanto fala,apoiando os dedos sobre ela. Da mesma forma, aofalaremfrenteaumbalão,tambémpodesentiremsuasmãosqueelevibrou.Sevocêparadefalar,ces-saavibraçãotantoemsuagargantaquantonoba-lão.Logo,érazoávelconcluirqueasduasvibraçõesocorremporquevocêestáfalando.

Mas há mais uma questão importante: como asvibraçõesqueproduzimoschegamaobalão, fazen-do-ovibrar?Comoessavibraçãosepropagou?Ora,oqueháentresuabocaeobalãoéoar.Assim,mesmosemveroqueocorreuduranteoprocessodepropa-gação do som, podemos concluir que as vibraçõesproduzidaspelagargantasãotransmitidaspeloarealcançamobalão,fazendo-ovibrar.

A sequência de imagens esquemáticas apresen-tadasnestapáginadescreveomodocomoconcebe-mosessatransmissãodevibraçõesnasCiências.Emtodasas imagensdasequência representamos,pormeio de pontos, as moléculas de ar situadas entreuma lâmina vibrante e a orelha de uma pessoa. Asregiõesdecompressãoerarefaçãodoarpodemseridentificadas pela diferente concentração dos pon-tosusadospararepresentarasmoléculas.Nasregi-ões de compressão, o ar se encontra momentanea-mentemaisdenso;nas regiõesde rarefaçãoocorreocontrário.

Ofenômenodetransmissãodevibraçõesrecebeonomedeonda.Ossonssãotransmitidospormeiodeondas.Dizemosqueasondassonorassãopertur-baçõesquesepropagamatravésdeummeioequeproduzem pequenas modificações locais e momen-tâneasnadensidadedomeioemquesedeslocam.

Comoéomeioquevai transmitiraperturbaçãoinicialdopontoondeaondaéproduzidaatéopontoonde será percebida, não há transmissão de ondassonorassemapresençadeummeiomaterial.

Nesta sequência de imagens esquemáticas, representamos o ar situado entre uma lâmina vibrante e a orelha de uma pessoa que escuta o som emitido pela vibração dessa lâmina. As regiões de compressão e rarefação do ar podem ser identificadas pela diferente concentração dos pontos usados para representar as moléculas.

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260

Faça em seu caderno

A produção e a transmissão de sons no ar

1. Um menino segura uma barra de metal em cujas extremidades foram amarrados dois pedaços de

fio. Outro menino bate com uma chave de fenda na barra de metal. Na primeira batida, a barra está

suspensa por meio de fios. Na segunda, a barra encontra-se segura em uma das mãos do primeiro

garoto. Do ponto de vista do tempo de duração do som, faz diferença a barra estar ou não suspensa

por fios quando ela é percutida? Explique.

2. Podemos produzir sons ao provocar a vibração de um material sólido (como uma régua), de uma

membrana (com em um tambor) ou de um fio esticado (como em um violão). Todos esses materiais

estão cercados de ar. Como a vibração desses materiais pode afetar o ar que existe ao seu redor?

3. Como um balão estourando produz o som que ouvimos no momento do estouro?

4. Quando seguramos um balão diante de nosso rosto e falamos com a boca voltada para esse objeto,

nossas mãos sentem sua vibração, ainda que a boca e o balão não estejam diretamente em contato.

Se nós não somos capazes de ver as vibrações sendo transmitidas entre a garganta e o balão, por

que ainda acreditamos que tal transmissão realmente acontece?

5. Analise a sequência de imagens apresentadas na página 260 e responda:

a) O que representam os pequenos pontos situados entre a lâmina e a orelha humana apresentados

em todas as imagens da sequência?

b) Por que, em algumas imagens, existem regiões nas quais os pontos estão mais próximos ou mais

afastados do que o padrão de proximidade que eles exibem na primeira imagem da sequência?

c) Por que, na última imagem, existem muito mais regiões com pontos mais próximos ou mais

afastados do que nas imagens anteriores?

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Uma experiência simples nos ajuda a perceber que barbantes podem transmitir sons. Amarre dois cordões em um objeto metálico, como um cabide ou uma haste metálica. Encoste a ponta dos cordões no interior das orelhas e peça a alguém que bata no cabide com outro objeto metálico. Você vai notar que o som emitido pela vibração do cabide se transmite mais intensamente pelo barbante do que pelo ar.

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A água pode transmitir vibrações. Muitos animais, como golfinhos e baleias, têm órgãos especializados para produzir e perceber vibrações na água. Essas vibrações se espalham em todas as direções na forma de ondas (veja acima). Os sons transmitidos por essas ondas são usados para a comunicação entre os animais da mesma espécie.

Oarnãoéoúnicomeioatravésdoqualasondassonorassepropa-gam.Ossonspodemsertransmitidosporqualquertipodematerial,sejasólido,líquidoougasoso.Aoencostaraorelhaemumamesa,vocêpoderáouvirbatidaslevesfeitasemumlocaldistantedeondevocêestá.

261

Distinguindo um som de outroA música e a fala resultam de uma combinação de muitos sons diferentes. Mas

quaissãooscritériosqueutilizamosparadiferenciarossonsentresi?Demodogeral,podemosdistinguirumsomdeoutroporsuaduração,intensidade,

frequênciaetimbre.

Aduraçãodizrespeitoaotempoduranteoqualumsompodeserpercebido.Namú-sica,éimportantesabercomoalteraraduraçãodossons.Emumviolão,porexemplo,aduraçãodossonspodeseralteradacolocando-seamãosobreascordasparaimpe-dirqueelascontinuemavibrar.

A intensidadedeumsoméacaracterísticaquenospermitedistinguirsonsfortesdefracos.Batendoemumtamborcommaisforça,porexemplo,produzimosumade-formaçãomaioremsuamembrana.Aosofrermaiordeformação,amembranadotam-borvibracommaioramplitude,eosomproduzidoporelamostra-semaisintenso.

Demodosemelhanteaoqueocorrenocasodotambor,podemosmudaraintensi-dadedossonsproduzidosporumacordadecontrabaixo, fazendocomqueelavibrecommaioroumenoramplitude,talcomosugeremasilustraçõesabaixo.

Percebemos,portanto,queaintensidadedeumsomproduzidovariacomaamplitu-dedavibraçãododispositivoquecolocamosparavibrar.Ouseja,quandoaumentamosaamplitudedavibraçãodeumacordaouquandoproduzimosumadeformaçãodemaioramplitudenasmembranasdealguns instrumentos,comootambor,aumentamosa in-tensidadedosomproduzido.

A intensidade dos sons que chegam às nossas orelhas de-pende, também, da distância a que nos encontramos do localondeosomfoiproduzido.Quantomaisdistantesnosencontra-mosdafonte,menoréaintensidadedossonsquepercebemos.

Maisumavez,aimagemdeondasseespalhandonasuperfí-ciedaáguanosajudaaentenderporqueissoacontece.Quandoobservamosondasnasuperfíciedaágua,notamosqueaampli-tudedasvibraçõesdiminuiàmedidaqueelasseafastamdolo-calondeforamoriginalmenteproduzidas.

Na música, a duração dos sons está associada à noção de ritmo. Prolongar as notas musicais

de uma melodia dá à música um andamento mais lento. Existem instrumentos que têm a

marcação do ritmo como sua função principal. São os instrumentos de percussão, que

produzem sons curtos e repetitivos.

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(A) Uma corda vibrando com pequena amplitude produz um som de baixa

intensidade, que pode até passar despercebido se há outros sons no

ambiente. (B) Quando a amplitude de vibrações da corda aumenta, o som

que ela produz se torna mais intenso e já não passa mais despercebido.

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Ondas na superfície da água.

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262

A transmissão dos sons

Quandofalamos,produzimosvibraçõesnoarqueseespalhamemtodasasdireções.Por isso,a intensidadedeumsomdiminuiquandonosafastamosdafontequeproduzasvibraçõesnoar.Seriapossívelevitarqueissoacontecesse?


•Umpedaçode2metrosdemangueirafeitacommaterialplásticoouborracha,doisfunisadaptadosàsextremidadesdamangueira(podemnãoserusados,masseuusotornaaexperiênciamaisinteressante).

como fazer:

•Primeiro,useamangueiraparaconduzirossonsquesaemdesuabocaaumadesuasorelhas.

•Depoisdefalar“comvocêmesmo”,falecomumcolegaeouçaavozdelepormeiodamangueira.


Porqueossonsconduzidosatravésdamangueirasãomaisintensosdoqueaquelestransmitidossemoauxíliodela?Representeseuraciocínionocadernopormeiodedesenhos.

Atenção! Tome muito cuidado para não gritar, pois isso pode provocar dor e danos à audição.

vamos pesquisar

Alémda intensidadeedaduração,existeumaterceiraqualidadequenospermitediferenciarossonsentresi.Essaterceiraqualidadeestáassociadaaonúmerodevibra-çõesqueatingenossasorelhasacadasegundo.Essenúmerodáorigemaumamedidachamadafrequência.Seonúmerodevibraçõesrecebidaspelasorelhasacadasegun-do é pequeno, dizemos que possui baixa frequência. Sons de baixa frequênciasãopercebidoscomosonsgravesou“grossos”.Demodooposto,teremosumsomdealta frequênciaquandoonúmerodevibraçõesqueocorreacadasegundoforgrande.Nessecaso,osomnosparecerámaisagudoou“fino”.

Ascordasdeumviolãopodemserfeitasdenáilonoudeaço.Afrequênciadevibra-ção de uma corda, que está relacionadacomanotamusicalemitidaporela,depen-dedeseucomprimento,desuaespessuraedoquantoelaestá tensionada,ouseja,datensãoaqueestásubmetida.

Ao tocar um violão, o músico controlao comprimento das cordas pressionando-ascom os dedos no braço do instrumento.Desse modo, controla a frequência dossonsemitidos.Ascordasdemaiorcompri-mento vibram com menor frequência doqueascordascurtas(supondoquetenhama mesma espessura e estejam igualmentetensionadas). Por essa razão, cordas lon-gas costumam produzir sons mais gravesdoquecordascurtas.Assim, instrumentoscomcordascurtas,comoocavaquinhoouo violino, geralmente produzem sons maisagudosdoqueinstrumentosdecordaslon-gas,comoocontrabaixoouovioloncelo.

O violão possui cordas com espessuras diferentes (veja ao lado), assim como vários outros instrumentos de corda. As cordas mais grossas costumam produzir sons mais graves. As mais finas vibram mais rapidamente e por isso, geralmente, produzem sons mais agudos.

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Alémdisso,aocompararmosaespessuradascordasdeumviolãocomossonsqueelasemitem,percebemosque,quandoascordasgrossasefinastêmomesmocompri-mento efetivo, as mais finas vibram mais rapidamente do que as grossas. É por issoquecordasmaisfinasproduzemsonsmaisagudosdoquecordasmaisgrossas.

Afrequênciadossonsemitidosdepende,ainda,datensãodascordas.Quantomaisesticadaestiveracorda,maisagudoéosomqueelaemite,ouseja,cordasmaisestica-dasvibrammaisrapidamentedoquecordasmaisfrouxas.Aoafinaroviolão,ummúsi-cocontrolaatensãodascordasgirandoascravelhas,nomedadoàstarraxasnasquaisascordassãopresasaobraçodoinstrumento.Énaafinaçãoqueeleajustaafrequên-ciadasnotasemitidaspelasseiscordasdoinstrumento,demodoque,acionadasjun-tas,produzamsonsemharmonia.

Medironúmerodevibraçõesqueumacordaexecutaacadasegundoéumamanei-radeavaliara“rapidez”comqueelavibra.Essamedida,comojádissemos,éconheci-dacomomedidadefrequência.Aunidadeadotadaparaapresentarosvaloresdefre-quênciaéoHz(hertz).Umhertz(1Hz)éigualaumavibraçãoporsegundo.

Quandoum instrumentodecordaestásendotocado,épossívelperceberomovi-mento das cordas que estão em vibração. Contudo, se podemos ver a vibração, nãosomoscapazesdecontarquantasvibraçõesocorremporsegundo,oquesópodeserfeitopormeiodeaparelhospróprios.

Seria possível que dois sons fossem diferentes, ainda que tivessem a mesma fre-quência,duraçãoeintensidade?Arespostaaessaquestãoéafirmativa.Nessecaso,oquepoderiadiferenciarossonsseriaotimbre.Otimbreéaqualidadedossonsquenospermitedistingui-los,mesmoquandosuastrêsoutrascaracterísticascoincidem.Duaspessoas,porexemplo,podemcantarumamesmamúsica,nomesmotom,obedecen-doaosmesmosintervaloseduraçõese,aindaassim,nósconseguiríamosperceberqueouvimosduasvozesdiferentes.Domesmomodo,éotimbrequenospermiteidentifi-carseumanotamusicalouumamúsicaestásendotocadanumviolãoounumviolino,numpianoounumaflauta,mesmoqueasoutrasqualidadesdosomsejam iguais.Otimbrevaidependerdotipodeinstrumento,domaterialdequeéfeitoedotamanhodomesmo.Assimtambém,otimbredevozdeumapessoadependemuitodesuacon-formaçãofísica.

Atualmente,programasdecomputador,demanipulaçãorelativamentesimples,for-necemrepresentaçõesgráficasquenospermitemverificarcomosonscomasoutrastrêsqualidadesiguaispodemteruma“forma”diferente.Paraobservarasdiferenças,bastagravarossonsesubmetê-losàanálisedessesprogramas.

Quando fazemos vibrar livremente as cordas

de um violino afinado (sem prendê-las com

os dedos), a corda mais grossa emite o som

mais grave. A corda mais grossa de um violino

afinado vibra 196 vezes por segundo, ou 196 hertz (Hz). Já a corda

mais grossa de um violoncelo é bem maior

e mais espessa do que a de um violino.

Com o violoncelo afinado, ela vibra

65 vezes por segundo, ou 65 hertz (Hz).

O nome da unidade de medida da frequência,

que corresponde ao número de vibrações

que uma corda executa a cada segundo, foi

dado em homenagem ao físico alemão

Heinrich Hertz (1857-1894) (acima). No final

do século XIX, Hertz conseguiu gerar, pela

primeira vez, ondas de rádio. Embora as ondas de rádio sejam um tipo

diferente das ondas sonoras, a frequência

das vibrações que constituem uma onda de rádio também é medida

em hertz, kHz ou MHz, em que kHz é o símbolo para 1 quilohertz (1 000

Hz) e MHz é o símbolo para 1 megahertz

(1 000 000 Hz).

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Como percebemos os sonsVocêjásabequeumbalãodeborrachavibraquandooseguramosefalamoscom

abocavoltadaemsuadireção.Algoparecidoacontecenointeriordenossasorelhas.Paraentenderisso,vamoscomeçaranalisandoafiguraaseguir,naqualilustramosasprincipaisestruturasquefazempartedosistemaauditivohumano.

Quandoumsoméproduzidoemumambiente,asvibraçõesespalham-sepeloar.Aperturbaçãosonorapropaga-seatravésdoar,comovimosnapágina260.Oarqueestáemcontatocomapartemaisexternadenossaorelhatransmiteavibraçãoquechegaatéelaparaumamembranaqueécapazdevibrarcomfacilidade:otímpano.

Otímpanoestáligadoaumconjuntodetrêspequenosossosconhecidoscomomar-telo,bigornaeestribo.Onomedessesossosestáassociadoàssuas formas.Oestribo,porexemplo,ébastanteparecidocomoaces-sóriodemesmonome,utilizadocomoapoioparaospésdocavaleiro.Oestriboébempe-queno:éomenordocorpohumano.

As vibrações do tímpano são transmiti-das ao martelo, à bigorna e ao estribo atéchegaraumaestruturadotamanhodeumaervilha e parecida com um caracol. Dentrodessaestrutura,chamadacóclea,existeumlíquidoque,aovibrar,estimulacélulasespe-cializadas.Essascélulas,aoseremestimula-das, produzem impulsos nervosos que sãoenviados ao cérebro pelo nervo auditivo. Énocérebroquepercebemoseinterpretamosossons.

Ilustração simplificada em cores fantasia do sistema auditivo humano. As regiões chamadas

conduto auditivo e cavidade timpânica são ambientes preenchidos de ar.


Distinguindo um som do outro

1. Alguns instrumentos têm cordas finas e bem esticadas, que podem vibrar até milhares de vezes

a cada segundo. Outros têm cordas grossas e menos esticadas, que executam algumas poucas

dezenas de vibrações a cada segundo. Diga qual é a diferença entre os sons produzidos por esses

instrumentos que decorre do modo como suas cordas vibram.

2. Como um violonista consegue obter sons mais graves ou mais agudos usando as diversas cordas que

compõem seu instrumento?

3. Existe alguma diferença no modo como a membrana de um tambor vibra quando o instrumento está

sendo usado para produzir sons mais ou menos intensos? Explique.

4. Sons podem ser distinguidos uns dos outros de acordo com sua duração. O que poderia ser feito para

que o som produzido por um tambor emitisse sons de maior ou menor duração?

5. Os conceitos “grave” e “agudo”, usados para distinguir os sons, são termos relativos. Por

conseguinte, um som pode ser grave em relação a outro e agudo em relação a um terceiro. Dê um

exemplo de uma situação em que essa afirmação pode ser verificada.

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tímpano

martelo

bigorna

estribo

cóclea

nervoauditivo

canaissemicirculares

condutoauditivo

cavidadetimpânica

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265

Nemtodasasvibraçõespresentesnoarpodem provocar, nos seres humanos, umasensação sonora. Para percebermos sonscontínuos,asvibraçõesprecisamapresentarfrequências maiores que 20 Hz (vinte vibra-ções por segundo) e menores que20000 Hz(20 mil vibrações por segundo). Alguns ani-mais percebem vibrações com frequênciasque se encontram em faixas diferentes dafaixa percebida pelo ser humano, tal comomostradonográficoaolado.

A escala do gráfico acima apresenta as faixas de frequências das ondas sonoras percebidas por diferentes animais. As frequências abaixo de 20 Hz são chamadas infrassons, pois estão abaixo das que podem ser captadas pelo ser humano. Por outro lado, as frequências acima de 20 000 Hz são chamadas ultrassons, pois estão acima das que podemos captar.

frequênciaem hertz

(Hz)

son

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son

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20 00050 000 65 000

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20 1560

150

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10 000

1 000

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10

0

ser

humanocão

gatogolfinho

morcegorã

A transmissão de vibrações em nosso crânio

Quandoenfrentamosumbarulhodesagradáveleintenso,quasesempreleva-mososdedosàsorelhasparadiminuiraintensidadedossons.Seráqueainten-sidadedeumsomvainosparecersempremenoremqualquersituaçãoemquetamparmosasorelhas?

Aorealizarestaatividade,vocêestaráinvestigandoumfenômenocurioso,epoderáresponderaessaeaoutrasperguntas.


•Umpedaçodeelástico.

como fazer:

•Façavibraropedaçodeelásticoesticadoaalgunscentímetrosdedistânciadesuaorelha.Nessascondições,éprovávelquevocêouçaumsomdebaixaintensidade.Essesoméproduzidopelasvibraçõesdoelásticotransmitidasatésuaorelhaatravésdoar.

•Agoraexperimente:

a)enrolarumadasextremidadesdoelásticonodedoindicador;

b)utilizarapontadessededoparatamparaentradadeardeumadesuasorelhas;

c)fazeropedaçodeelásticovibrar,tomandocuidadoparanãosemachucar.

•Sevocêtiverseguidocorretamenteasinstruções,vaiperceberumsommuitomaisintensonessesegundocaso.


1. Apertar o elástico contra a entrada de ar da orelha impede que ela receba as

vibrações produzidas pelo elástico? Explique.

2. É correto dizer que o ar é o único meio capaz de transmitir vibrações às nossas

orelhas, de modo que produza em nós uma sensação sonora? Explique.

vamos pesquisar na rede

Veja uma breve explicação e ouça sons em diferentes frequências:

<http://www.eca.usp.br/prof/iazzetta/tutor/acustica/introducao/som.html>.


266


Ondas através do ar

1. Quando escutamos sons, geralmente somos capazes de perceber o local de onde eles foram

produzidos. Analisando a ilustração deste exercício, responda:

a) Qual das orelhas mostradas na figura é atingida primeiro pelas ondas sonoras produzidas pela

fonte?

b) Considerando que a cabeça da pessoa é um obstáculo à propagação das ondas sonoras, qual das

orelhas percebe os sons com maior intensidade?

c) As respostas que você deu nos itens anteriores seriam as mesmas caso a fonte estivesse na frente

do rosto da pessoa?

O som produzido por uma fonte sonora, situada à nossa esquerda, precisa contornar nossa cabeça para atingir a outra orelha. Isso faz com que as duas orelhas percebam sons com pequenas diferenças. Ao reunir os impulsos nervosos enviados pela orelha da esquerda e da direita, o cérebro pode comparar os sons e identificar a posição da qual o som foi emitido.

2. Ao tocar uma corda de violão, nós a fazemos vibrar. Por que a intensidade do som que a corda produz

diminui com o passar do tempo?

3. Um menino encosta sua orelha esquerda em um corrimão de aço comprido que vai até o final de um

corredor. Sua orelha direita fica exposta ao ar. Outro menino, situado no começo do corredor, dá

pequenas batidas no corrimão de aço.

a) O meio que transmite ondas sonoras para a orelha esquerda é o mesmo que transmite ondas

sonoras para a orelha direita? Explique.

b) Há alguma diferença nos sons percebidos pelas duas orelhas?

4. Seres humanos e cães são capazes de perceber ondas sonoras independentemente de sua

frequência? Explique.

5. Ao segurarmos um balão cheio de ar, nosso tato nos permite sentir as vibrações da membrana de

borracha do balão, quando falamos com a boca voltada na direção do mesmo. Quando ouvimos um

som transmitido através do ar nossos tímpanos também vibram. Como nosso organismo percebe as

vibrações de nossas membranas timpânicas?

Glo

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ora

267

Preservando a audição em meio ao ruídoAnossaespécie,Homo sapiens, surgiuhámaisde100milanos.Nossoorganismo,

deláparacá,praticamentenãosofreualterações.Nossoaparelhoauditivoéomesmo,masosambientesemquevivemospassarampordrásticastransformações.Hoje,ummoradordeumagrandecidadepraticamentenãotemcontatocomoquepoderíamoschamarde“sonsdanatureza”.Emlugardisso,eleconvivecomumasériedesonseruí-dosassociadosàsatividadestípicasdeumasociedadetecnológica.

Nossoaparelhoauditivoevoluiucomnossoorganismoparapermitirnossaadapta-çãoaoambiente.Aaudiçãonuncadescansa,nemmesmoquandoestamosdormindo.Éosentidoquenosalertadealgumperigoquandoestamosdeolhosfechados.Comaajudadaaudição,podemosacordarenosdefender.Aaudiçãofoi,portanto,fundamentalparaasobrevivênciadenossosantepassados:caçadoresecoletoresdehábitosdiurnos.

Oaparelhoauditivohumanoébastantesofisticado.Nossaaudiçãoconsegueper-cebersinaistãofrágeisquantoaquebradeumgravetoa20mdedistância,bemcomosuportarsonstãofortescomoaexplosãodeumaárvoreatingidaporumraio.Aindaassim,osambientesqueproduzimos,enosquaisvivemosatualmente,desafiamapre-servaçãodasaúdedenossoaparelhoauditivoecolocamemriscoseufuncionamentoamédioelongoprazo.

Geralmente,oabusodaaudiçãonãoproduzefeitos imediatos.Namaioriadasve-zes,umapessoaquedesenvolveproblemasauditivosinduzidosporruídosódescobreissoapósmuitosanosdeexposiçãoaoruído.Quandoissoacontece,infelizmente,qua-sesempreétardedemais.

O tema de perdas auditivas por excessiva exposição a ruídos é muito importante na educação de adolescentes. Sugerimos destaque nesta leitura e uma boa discussão em torno do tema, que pode se desdobrar em outras ativi-dades.

Oabusodaaudiçãopodeestarassociadoaos locaisondevivemosetrabalhamosoumesmoamaushábitos,comoouvirsonsemaltovolume.

Oexcessoderuídosemumdadoambienteconfiguraoquechamamostecnicamen-tedepoluiçãosonora.Geralmente,quandoaspessoas falamemproblemasambien-tais,elaspensamemuma longa listaque incluiapoluiçãodosrios,adevastaçãodeflorestas, a emissão de poluentes no ar, dentre outros. O excesso de sons ou ruídosnemsempreéincluídonessalista,masdeveria.

Emalgunsambientesdetrabalho,comonaindústria,ostrabalhadoresficamexpos-tosaaltosníveisderuído.Alegislaçãotrabalhistaprevêousoobrigatóriodeequipa-mentosdeproteção individualeaadoçãodemedidasquediminuamaproduçãoeatransmissãodossonsnessesambientes.Alémdisso,a legislaçãoprevêqueonúmerodehorasdetrabalhosejareduzidoemfunçãodonívelderuídoexistenteemcadaam-biente.Assim,quemtrabalhaemlocaismaisbarulhentosdevepermanecernelespormenostempo.

Existem ambientes de trabalho que não sofrem o controle e o acompanhamentoque a legislação estabelece para a indústria. Assim, por exemplo, quem trabalha emlojaseescritóriospróximosaruasouavenidasdemuitomovimentoficaexpostoaní-veisderuídoelevadosdurantelongosperíodosdetempo.Essetipodeambientepode

A poluição sonora passou a ser matéria de jornais e revistas por ter se tornado um dos maiores problemas ambientais da atualidade.

268

prejudicaraaudição.Alémdisso,amédioelongoprazo,pessoasquetrabalhamoumo-ramnessesambientestendemasofrerdiversosoutrosproblemasdesaúde.

Quandoossonssãodesagradáveis,comoosruídosprovenientesdotráfegodeveículos,elesaumentamoestresseecomprometemasaúdegeraldo indivíduo.Distúrbiosdosono, irritabilidadeeumaenormegamadeoutrosmalescostumamestarassociadosaoexcessoderuídoouaoconvíviocomsonsindesejáveis.

Sons agradáveis também podem ser prejudiciais. Muitos jovens escutam músicacomvolumeexcessivamenteintenso,apesardeteremsidodotadoscomumórgãoex-tremamente sensível,queé capazdeperceber sonsmuitomais sutis.O som intensocostumaprovocarumestadodeexcitação.Embuscadeaumentaressaexcitação,mui-taspessoasaumentamovolumedosaparelhosdesome,nessascircunstâncias,come-çamaprejudicarseupróprioorganismo.

Escutarsonsemaltovolumepodesetornarumvício.Alémdisso,comodissemos,osproblemasauditivosassociadosàsuperexposiçãoasonsintensoscostumamdemo-rarmuitosanosparaseremnotados.Porisso,émuitodifícilconvenceraspessoasdequeummauhábitocomoodeescutarmúsicaemaltovolumedeveserevitado.

Édifícilparaamaioriadaspessoasseconvencerdequealgoaparentementeagradá-velequenãoprovocaefeitosnocivosimediatospossarepresentaralgummalnofuturo.Éprecisoserbastanteconscienteparacompreenderqueescutarmúsicaemaltovolumefazmalaoorganismoeaospoucosprovocaumefeitototalmenteirreversível:adestrui-çãodascélulasresponsáveisporperceberosestímulossonoroseporenviarsinaiselétri-cosaocérebroondeseprocessaaaudição.

05_11_f023_9CCaS [NOVA_protetor auricular ou fone de proteção auricular utilizado em um ambiente de trabalho com muito ruído OU alguma foto que indique o uso destes equipamentos em ambientes de trabalho, visando proteger a audição do funcionário]

Equipamentos de proteção individual usados em ambientes de trabalho com níveis elevados de ruído.

Na ilustração vemos um frasco com um formato diferenciado (A). De início, um pequeno tubo verte líquido no interior do frasco (B), até que o nível atinja uma altura h (C). Em razão do formato diferenciado, para que o nível de líquido atinja uma altura duas vezes maior, a quantidade a ser acrescentada da segunda vez precisa ser muito maior (D, E e F).

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A

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son

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uiv

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dit

ora

269

No momento em que um aparelho auditivo de um indivíduo saudável recebe sons

maisintensos,suaaudiçãotorna-semenossensível.Porisso,aquantidadedeenergiane-

cessáriaparaaumentarumpoucomaisasensaçãodeintensidadesonoravaisetornan-

docadavezmaior,oqueelevaoriscodedanosatecidosdelicadossituadosnointerior

doaparelhoauditivo.

A ilustração da página anterior propõe uma analogia entre a mudança da sen-

sibilidadedenossaaudiçãoeamudançanoníveldelíquidocontidonointeriorde

umfrascocomumformatodiferenciado.Noinício,quandoofrascoaindaestáva-

zio, o acréscimo do conteúdo de um pequeno tubo produz uma grande mudança

nonívelde líquido.Maistarde,quandoofrasco jácontémalgumlíquido, torna-se

maioraquantidadenecessáriaparaprovocarumamudançasignificativanonível

dolíquidocontidonofrasco.

Algosimilaracontececomnossaaudição.Quandonosencontramosemumambien-

tesilencioso,umsombemfraquinhopodeestimularnossaaudiçãodemaneirasignifi-

cativa.Àmedidaqueoambientesetornamaisbarulhento,noentanto,nossaaudição

vaisetornandomenossensível:énecessárioumsommuitomaisintensoparaqueper-

cebamosqueonívelderuídonoambientesetornoumaior.

Invertendoo raciocíniopodemosperceberqueéplenamentepossíveladotarme-

didasqueajudamapreservarnossaaudição.Quandoofrascodailustraçãodapági-

naanteriorestácheio,aretiradadeumagrandequantidadedelíquidodeseuinterior

provocaumapequenamudançanonível.

Assim,tambémumareduçãosignificativadaquantidadedesonspresentesemum

ambientepodeocorrersemquetenhamosasensaçãodequeosomtenhasetornado

“fracodemais”.AoreduzirovolumedeumaparelhodesomoudeTV,porexemplo,nos-

saaudiçãosetornamaissensívelenósnãotemosasensaçãodequeosomficoumui-

to fraco. Temos, apenas, uma pequena redução na sensação de intensidade, embora

tenhamostornadoafontesonoramuitomenosperigosaàsdelicadasestruturasque

compõem nosso aparelho auditivo. Uma grande redução na energia sonora provoca

umapequenaquedananossasensaçãodeintensidadesonora,masumgrandeefeito

emtermosdapreservaçãodenossaaudição.


Preservando a audição em meio ao ruído

Responda às questões a seguir de acordo com as informações apresentadas no texto.

1. O texto diz que o aparelho auditivo humano é bastante sofisticado. Que argumentos ele apresenta para sustentar essa afirmação?

2. De que modo a legislação busca preservar a audição de pessoas que trabalham em ambientes

industriais e que ficam expostas a altos níveis de ruído?

3. Os problemas de saúde relacionados à exposição ao ruído estão restritos ao perigo de perda

gradativa da audição? Explique.

4. Por que é geralmente difícil convencer as pessoas que têm o mau hábito de escutar música em alto

volume de que esse hábito pode ser prejudicial à sua saúde?

5. O texto afirma que uma grande redução na quantidade de energia sonora disponível em um

ambiente provoca uma pequena queda na sensação de intensidade sonora das pessoas situadas

naquele ambiente. Que recursos, argumentos ou exemplos o texto apresenta para explicar essa

afirmação a seus leitores?

270

A comunicação através de fiosAcomunicaçãoqueaconteceapartirdaproduçãoeda transmissãodeondasso-

norastemumagrandelimitação:nãofuncionaagrandesdistâncias.Masodesenvol-vimentocientíficoetecnológiconospermitiuvenceressalimitaçãoeestabelecerfor-masdecomunicaçãoqueutilizamaparelhosligadospormeiodefios.

Nestaseçãovamos investigaralgunsdessesaparelhoseosfenômenosnaturaisaelesrelacionados.

O telégrafoA comunicação humana foi radical-

mente transformada a partir dos sécu-los XIX e XX. O telégrafo foi o primeiroaparelho que permitiu a comunicaçãoadistância.Esseaparelhofoiinventadoem 1830 pelo norte-americano SamuelMorse (1791-1872). Por meio do telégra-fo, sinais puderam ser enviados e rece-bidosdemodorápido,baratoeseguro.

Antesdotelégrafo,acidentesnasestradasdeferroeramfrequentes.Afinal,nãoexis-tianenhumsinalquepudesseviajarmaisdepressaqueotremparaavisarqueeleestavaacaminho.Comotelégrafo,asegurançanasestradasdeferromelhorouincrivelmente.

Otelégrafoéumdispositivoelétricodestinadoàproduçãoeàrecepçãodesinaisemcódigo.Ailustraçãoaseguirapresentaumaversãosimplificadaparaessetipodeaparelho.Talversãoutiliza,comoestratégiafundamental,acendereapagarumalâmpadaelétrica.

Ocircuitoelétricodeumtelégrafoconstruídocombaseemduaslâmpadaseumapi-lhapermiteligaredesligaraslâmpadascomqualquerumadaschaves.

Quando a chave “liga-desliga” situada em uma das extremidades do circuito émantidaemumaposiçãofixa,amovimentaçãodaoutrachave,paraum ladoeparaooutro,permite ligaroudesligara lâmpadaqueestámaispróximadaprimeiracha-ve.Acadavezqueachaveoperadaadistânciaéabertaoufechada,um“sinalelétrico”percorreosfioscomavelocidadedaluz,fazendocomquealâmpadaquaseimediata-menteacendaouapague.Comaajudadeumcódigo,podemostransformaremmensa-genssequênciasdesinaisluminososdotipo“lâmpadaligadaporumperíodolongo”ou“lâmpadaligadaporumcurtoperíodo”.

Telegrafia é, portanto, o processo de comunicação a distância por meio de sinaiselétricoscodificadosetransmitidosatravésdefios.

Ilustração esquemática de telégrafo construído com base em chaves interruptoras de três terminais (conhecidas comercialmente como chaves do tipo three-way), uma bateria e duas lâmpadas de lanterna. Quando a chave 1 está na posição A, o operador da chave 2 pode ligar ou desligar a lâmpada L1 ao mover essa chave entre as posições A’ e B’. Do mesmo modo, quando a chave 2 está na posição B’, o operador da chave 1 também pode ligar ou desligar a lâmpada L2 ao atuar sobre essa chave alternando sua posição entre os pontos A e B. Desse modo, cada operador pode enviar sinais para o outro.

na rede

Conheça um pouco da história do telégrafo:

<http://iecom.dee.ufcg.edu.br/~museudofuturo/modules/mastop_publish/?tac=Tel% E9grafos_e_Telefones>.


Telégrafo construído por Samuel Morse em 1830. O telégrafo de Morse tem um dispositivo eletromagnético capaz de marcar uma fita de papel com pontos e traços.

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271

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vamos pesquisar

Foto dos materiais e das ligações necessárias à construção de um telégrafo. Nessa montagem usamos fios curtos apenas para que todas as peças aparecessem na fotografia.

O código Morse associa sequências de pontos e traços com as letras do alfabeto e os números arábicos. Ao receber esse sinal codificado, uma pessoa experiente pode rapidamente transformar os códigos em um texto escrito.

Conversando através de um telégrafo

Nãopercaaoportunidadedeconstruirumtelégrafo!


•Duaschavesdetrêsterminais(podemserencontradasemqualquerlojadematerialelétrico),duaslâmpadasdelanterna,15mdefiobemfino(podeserfiodetelefoneoudecampainha)eumapilhacapazdeacendercadaumadaslâmpadasseparadamente.

como fazer:

•Cortetrêspedaçosdefiocomcercade5mcadaum.

•Pegueumdospedaçosdefioecorte-oacercade15cmdeumadesuasextremidades,religandoessepedaçoaorestantedofiodemodoqueapilhasejainseridanocaminho.Depoisdemontaressefio,conectesuasextremidadesaoterminalcentraldecadaumadaschavesdetrêsterminais.

•Pegueoutropedaçodefio,corte-otambéma15cmdeumadesuasextremidades,religandoessepedaçoaorestantedofioporumadaslâmpadas.Depoisdisso,conecteasextremidadesdessefioaoutroterminaldecadaumadaschavesdetrêsterminais.

•Repitaoprocedimentoanteriorcomoterceiropedaçodefioeaoutralâmpada,conectandooterceiroterminaldecadaumadaschavesdetrêsterminais.

•UtilizeatabeladecódigoMorsereproduzidanafiguraaseguirparamandarumamensagemcomapenasumapalavraaumcolegasituadonaoutraextremidadedotelégrafo.Nocódigo,ospontosrepresentamsinaiscurtoseostraçossinaismaislongos.


1. Quando você aciona a chave que está perto de você, a lâmpada

que se encontra próxima do seu colega demora muito a acender?

2. A velocidade com que o sinal é transmitido de uma extremidade

a outra do telégrafo é baixa ou alta? Justifique sua resposta.

3. O tempo que o sinal demora para ser enviado de uma

extremidade a outra do telégrafo seria muito grande se ele

tivesse 100 m em vez de apenas 5 m? Explique.

4. A transmissão de mensagens em um telégrafo exige a adoção de

um código. O código que utilizamos nesta atividade foi o código

Morse. Na linguagem falada ou escrita também utilizamos

algum tipo de código? Explique.

Esta atividade é especial-mente motivadora quando se acrescentam informações sobre a história dos telégra-fos, que, com a instalação de cabos submarinos, inaugura-ram a era da globalização das informações.

272

O telefone fixoApalavra“telefone”éformadadedoisradicais.Apalavra“fone”querdizer‘fala’ou

‘falar’.Apalavra“tele”querdizer‘distante’ou‘adistância’.Alémdetelefone,háoutraspalavrasformadasdoradical“tele”,comotelecomunicação(comunicaçãoadistância),telégrafo(escreverou“grafar”adistância)etelevisão(visãoadistância).

Ilustração esquemática, fora de escala. (A) Uma pessoa fala com a boca próxima a um dos copos. Ela produz vibrações no ar que alcançam o fundo desse copo. O fundo do copo vibra, fazendo vibrar o barbante; (B) as vibrações são transmitidas pelo barbante até o fundo do segundo copo; (C) o ar no interior do segundo copo põe-se a vibrar e as vibrações penetram na orelha da pessoa que coloca o copo próximo à cabeça.

CBA

diafragma

linha de telefone

fonte de energia

microfoneeletroímã

receptor

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Ilustração esquemática do funcionamento de um telefone. O telefone é um aparelho que liga microfones a alto-falantes. O microfone é utilizado para transformar ondas sonoras em sinais elétricos. A corrente elétrica é transmitida através de fios até um alto-falante próximo da orelha do ouvinte. O alto-falante é utilizado para transformar corrente elétrica novamente em ondas sonoras. Com isso, consegue-se promover a comunicação oral entre pessoas muito distantes entre si.

Para entender como funciona o telefone, vamos analisar a ilustração acima, quedescreveofuncionamentodeumtelefonedebrinquedoconstituídoporumbarbanteesticadocomasextremidadespresasaofundodedoiscopos.

Umtelefonefeitocomcoposebarbantenãoéeficienteparaestabeleceracomu-nicaçãoagrandesdistâncias.Paraqueele funcione,obarbanteprecisaestarestica-do,alémdenãopoderfazercurvasouencostaremoutrosmateriais.Aocontráriodes-se tipo de telefone, os telefones de verdade são capazes de transmitir nossa vozagrandesdistâncias.Paraisso,utilizamdoisaparelhosqueosdebrinquedonãotêm:alto-falantesemicrofones.Essesaparelhossãoessenciaisaofuncionamentonãoape-nasdotelefone,mastambémdorádioedatelevisão.

Quandoumapessoaconversaemumtelefonedeverdade,elaproduzvibraçõesnoar,quesãocaptadaspelomicrofonepróximodasuaboca.Umaestruturaespecialnointeriordomicrofoneproduzsinaiselétricosquandooaparelhocomeçaavibrarsobainfluênciadasondassonoras.

Essessinaiselétricosviajamporfios,sendoamplificadospelacompanhiatelefônicaedirigidosaotelefonedapessoacomaqualdesejamosfalar.Nessesegundotelefone,ossinaiselétricosatingemumalto-falantepróximoàorelhadoouvinte.

Nessafasedopercurso,ossinaiselétricossãoutilizadospeloalto-falanteparapro-duzirvibraçõesnoar.Oarvibrantepenetranaorelhadoouvinteepermitequeelees-cuteamensagem.

273


A comunicação através de fios

1. Por que o telégrafo é considerado um importante marco na história das telecomunicações?

2. Que semelhanças e diferenças existem entre um telefone convencional e um telefone de brinquedo

feito com latas e com um cordão esticado?

A comunicação sem fiosAcomunicaçãoatravésdefiosnãoéoúnicomododeatingirgrandesdistâncias.Há

outraalternativaimportantedetelecomunicação:asondasderádio.O termorádioéumaformareduzidade radiotelegrafia, indicandoquea trans-

missão de mensagens a distância é diferente da transmissão por telegrafia. Umadasdiferençaséofatodeque,naradiotelegrafia,ossinaisnãosãoenviadosatra-vésdefios.

Nestaseçãovamosfazerumbreveestudodosprocessosdeprodução,transmissãoerecepçãodasondasusadaspelasestaçõesderádioAMeFM,emissorasdetelevisãoecompanhiasdetelefoniacelular.

As ondas de rádio e os telefones móveisVamosescolherumaparelhode rádio,emparticular,paradescreverosprincípios

geraisquevalemparatodosostiposdetelecomunicaçãosemfios.Esseaparelhoéotelefonecelular.

Assimcomoemumtelefonefixo,ocelulartambémutilizaummicrofoneparagerarsinaiselétricosdasvibraçõesqueproduzimosnoarenquantofalamos.Dentrodocelu-lar,existeumaminiestaçãoemissoracapazdegerarondasderádio.Essasondassãocaptadasporantenasespeciais,espalhadaspelascompanhiastelefônicasnasregiõesemqueelasprestamseusserviçosdetelefonia(vejaafiguraaseguir).

Esta ilustração esquemática e fora de escala mostra como as antenas da telefonia celular captam e transmitem as ondas de rádio que são enviadas de um aparelho a outro. O termo “telefonia celular” deriva de “célula”, nome dado a cada região coberta por uma determinada antena.

An

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274

Depoisdecaptarosinalderádiodebaixaintensidadequeégeradopeloaparelhocelular,aantenaamplificaeretransmiteessesinal,fazendocomqueelepossaalcan-çarumsegundoaparelhoououtraantenapróximadessesegundoaparelho.

Para compreender a natureza das ondas de rádio é necessário um estudo maisaprofundadodasrelaçõesentreeletricidadeemagnetismo.Faremosaquiapenasumareferênciageraleabrangentedessasrelações.

NaprimeirametadedoséculoXIX,diversoscientistasenvolvidoscomoestudodecircuitoselétricosproduziramfenômenosinteressantesapartirdosquaiserapossívelgerarmagnetismodaeletricidadeou,aocontrário,eletricidadedomagnetismo.Ase-quênciadeimagensaseguirmostraalgunsdessesfenômenos.Todoselessãofáceisdereproduzircommateriaissimplesedisponíveis.

A reprodução desses experi-mentos em sala de aula é re-lativamente simples e auxilia a compreensão das relações entre eletricidade e magne-tismo, tratadas no texto.

bobina desconectada

da pilha

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As duas colunas ao lado mostram fotografias de dois experimentos que comparam o comportamento de uma bússola em duas situações. Na primeira coluna a bússola está próxima de um ímã em forma de barra. Na segunda coluna vemos a bússola próxima a uma bobina feita com 10 m de fio de telefone enrolado em torno de um lápis. Nos dois experimentos, pode ser observado o mesmo tipo de movimento da agulha da bússola. Como todo ímã, essa agulha possui dois polos magnéticos com comportamentos opostos. Na coluna da esquerda, mostramos que os polos magnéticos da agulha são atraídos ou repelidos por polos opostos situados nas extremidades do ímã. Na coluna da direita, mostramos que uma bobina percorrida por eletricidade se comporta exatamente como o ímã de barra. A bobina apresenta polos magnéticos que também atraem os polos existentes na agulha da bússola.

Se enrolarmos um fio condutor ao redor de um prego, conseguiremos efeitos magnéticos muito mais intensos do que se enrolássemos o mesmo fio ao redor de um lápis. Ligando as extremidades do fio aos polos de uma pilha ou bateria, estaremos fabricando uma bobina capaz de atrair objetos leves de ferro, aço e níquel. Quando fizer sua bobina, experimente ligar e desligar o circuito e observe os resultados dessas ações.

275

Uma história sobre as relações entre eletricidade e magnetismo

No final do século XVIII, muito já se sabia sobre fenômenos elétricos e

magnéticos, graças aos diversos experimentos realizados nessas áreas e

às interpretações teóricas imaginadas pelos cientistas para concebê-los e

explicá-los.

Nessa época, o cientista francês Charles de Coulomb (1736-1806) já tinha

desenvolvido estudos sobre forças entre objetos eletrizados. Os experimentos

de eletrização realizados por Benjamin Franklin (1706-1790) e o para-raios já

eram amplamente conhecidos. Na virada do século, no ano de 1800, o cientista

italiano Alessandro Volta (1745-1827) inventou a pilha.

Os fenômenos magnéticos, por sua vez, haviam sido estudados pelos

trabalhos pioneiros de William Gilbert (1544-1603). Os experimentos de Gilbert

o levaram à conclusão de que magnetismo e eletricidade eram fenômenos

distintos. Assim, até o início do século XIX, não havia sido estabelecida

nenhuma relação entre os fenômenos elétricos e os magnéticos.

Foi o dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) quem, pela primeira

vez, estabeleceu essa relação. Em 1820, Oersted realizou um experimento que

indicava o aparecimento de efeitos magnéticos com base na corrente elétrica.

Esse experimento teve enorme importância histórica, pois iniciou uma grande

atividade teórica e experimental de muitos cientistas em várias partes do

mundo, marcando o surgimento do eletromagnetismo.

Alguns historiadores da Ciência assumem a versão de que a grande

descoberta teria acontecido num experimento realizado pelo cientista em

uma de suas aulas na Universidade de Copenhagen (Dinamarca).

bobinas enroladas em

volta do eixo do motor

ímãs permanentes

No interior do motor do tipo utilizado em um carrinho de brinquedo ou em um toca--fitas (A), existem fios enrolados em forma de bobinas, que podem girar com o eixo do motor. Existem, também, ímãs permanentes que são mantidos fixos em volta das bobinas. Esse tipo de motor também pode ser usado como gerador. Enrolando um fio sobre o eixo de um pequeno motor (B) e puxando o fio em seguida (C), estabelecemos o movimento das bobinas em relação aos ímãs. Esse movimento faz surgir uma corrente elétrica no interior das bobinas e, por isso, a lâmpada acende.

Consulte o Manual do Profes-sor, pg 87, e veja instruções sobre essa montagem.

ciência em movimento

C

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276

Conta-se que, durante a demonstração, o professor dinamarquês deixou

uma bússola próxima do circuito elétrico que estava sobre a mesa em que

realizava o experimento. A bússola teria sido deixada em uma posição tal que

sua agulha estava paralela aos fios do circuito. Quando o circuito foi ligado,

algo aparentemente estranho pôde ser observado: a agulha da bússola sofreu

um desvio. Ligando e desligando o circuito, Oersted observou que a agulha

oscilava, mantendo-se paralela aos fios quando o circuito estava desligado e

sofrendo um desvio brusco tão logo o circuito era ligado.

Depois de Oersted, cientistas de toda parte repetiram o experimento e

introduziram variações no modo de realizá-lo, a fim de checar os resultados. Não

havia dúvida: um fio percorrido por uma corrente elétrica provoca um desvio na

posição da agulha de uma bússola da mesma forma que um ímã também provoca.

Em 21 de julho de 1820, Christian Oersted publicou sua descoberta em

um panfleto intitulado Experimentos acerca do efeito dos conflitos elétricos

numa agulha magnética, que foi enviado para pesquisadores e sociedades

científicas da época.

Traduzimos do inglês parte do artigo escrito por Oersted, publicado em

1876 pela Revista da Sociedade dos Engenheiros Telégrafos. O cuidado do

pesquisador em verificar os resultados observados pode ser claramente

identificado no trecho que apresentamos a seguir.

Os primeiros experimentos que empreendi para ilustrar o assunto tiveram como

ponto de partida as aulas de eletricidade, galvanismo e magnetismo, dadas por mim

no inverno anterior. Esses experimentos pareciam mostrar que a agulha magnética

movia-se a partir de sua posição inicial com a ajuda de uma bateria e isso ocorreu

quando o circuito foi fechado, mas não ocorreu quando foi aberto, como certos físi-

cos muito famosos tentaram, em vão, fazer vários anos atrás.

Contudo, como esses experimentos foram realizados com aparelhos meio defei-

tuosos e o fenômeno produzido não parecia claro o bastante para a importância do

assunto, convenci meu amigo Esmarch, ministro da justiça do rei, a juntar-se a mim,

de modo que os experimentos fossem repetidos e estendidos, utilizando agora uma

grande bateria que nós montamos juntos. Um distinto homem, Wleugel, cavaleiro da

Ordem Dinamarquesa, [...] também esteve presente em nossos experimentos como um

parceiro e como testemunha. Além deles, foram testemunhas desses experimentos:

o melhor dos homens, condecorado pelo rei com a maior das honrarias, Hauch, cujo

conhecimento em Ciência Natural tem sido há muito celebrado; o mais perspicaz dos

homens, Reinhardt, professor de História Natural; Jacobsen, professor de Medicina, um

homem de extrema sagacidade na condução de experimentos; e o mais experiente quí-

mico, Zeise, doutor em Filosofia.

Na verdade, com alguma frequência, eu mesmo realizei experimentos relaciona-

dos ao tema proposto, mas os fenômenos que descobri, nessas ocasiões, repeti na

presença desses homens tão sábios.

Magie,WilliamFrancis.A Source book in Physics.1sted.,3rdimp.NewYork:McGraw-Hill,1935.p.437-441.Textotraduzido.

A ilustração esquemática mostra uma montagem possível do experimento de Oersted. O material necessário para reproduzi-la é muito simples: uma pilha, um longo fio metálico e uma bússola, dispostos do modo indicado na figura. Se você fizer esse experimento, poderá verificar tanto o aquecimento do fio, quanto os efeitos magnéticos provocados pela corrente elétrica estabelecida no interior do fio. Além disso, estará reproduzindo um experimento que marcou profundamente a história da Física.

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277

As ondas de rádio como ondas eletromagnéticasSaberqueépossívelproduzirmagnetismodaeletricidadeeeletricidadedomagne-

tismofoiumgrandepassoparaoentendimentodasondaseletromagnéticas,entreasquaissedestacamasondasderádioealuz.Podemosdefinirluzcomoumaondaele-tromagnéticacapazdesensibilizarnossavisão,enquantoasondasderádiopodemserdefinidascomoondaseletromagnéticasusadasnatelecomunicação.

As ondas eletromagnéticas são diferentes das ondas sonoras que produzi-mos quando falamos, bem como das ondas produzidas por uma barra vibrantequetocaasuperfíciedaágua.Ondassonorastransmitidasatravésdoareondasproduzidasemmeiosmateriais(comoaágua,porexemplo),sãoconhecidascomoondasmecânicas.

Diferentemente das ondas mecânicas, que só podem ser transmitidas através deummeiomaterial,asondaseletromagnéticaspropagam-seatémesmonoespaçova-zio.Emoutraspalavras,nãoénecessárioarnemqualqueroutromeiomaterialparatransmiti-las.Porisso,podemosenviarondasdeluzeondasderádioparaoespaçodomesmomodoquepodemosreceberessasondasdeestrelasegaláxiasdistantes.

Emtermospráticos,a teoriaquenospermitiucompreendereproduzirondasele-tromagnéticas possibilitou grandes avanços tecnológicos. Hoje fazemos uso dessetipodeondaemvárioscampos.Ocampodastelecomunicaçõeséumexemplodisso.

Hans Christian Oersted.

Estrelas e galáxias distantes emitem não apenas ondas de luz visível, mas também ondas de rádio. Nos dois casos, as ondas são geradas por causa do movimento de cargas elétricas existentes no interior desses corpos celestes e do magnetismo que esse movimento provoca. As ondas de luz visível são captadas por telescópios (A) que nos fornecem imagens ampliadas dos corpos celestes. Os radiotelescópios (B) captam as ondas de rádio emitidas por galáxias e estrelas e são muito importantes no estudo da constituição desses corpos.

1. Em seu artigo, Oersted demonstra

grande preocupação em confirmar os

resultados de seu experimento. Como

você explica essa preocupação?

2. O texto mostra o cuidado do cientista

dinamarquês para confirmar

sua descoberta e, ao mesmo

tempo, revela uma estratégia de

convencimento utilizada por ele

várias vezes.

a) Que estratégia é essa?

b) Você julga ser eficiente essa

estratégia? Justifique.

A B

na rede

Veja mais informações sobre as ondas eletromagnéticas:

<http://www.fisica.net/einsteinjr/9/ondas_eletromagneticas.html>.


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278

A produção de ondas de rádio

Aondaderádioéumaondadenaturezaeletromagnética,ouseja,estáasso-ciadaaosfenômenosrelacionadoscomaeletricidadeeomagnetismo.Sequiser,vocêpodeproduzirondaseletromagnéticasdebaixaintensidadecapazesdese-

remcaptadasemumaparelhoderádioAM.


•Umaparelhoderádiocomantena,umalimademetalusadaparalixarobjetosdeferro,duaspilhasligadasemsérieedoispedaçosdefiocondutor.

como fazer:

•Monteumcircuitoigualaomostradonailustraçãoesquemáticaaseguir:

•Ligueosdoispedaçosdefioaosterminaisdaspilhas.

•Depois,ligueaextremidadedeumdessesfiosaumadasextremidadesdalimademetal.Aextremidadelivredooutrofiodeveserpressionadacontraalima,esfregando-sedeumladoparaoutro.

Alimaéserrilhadaeofioperderácontatocomometalporumintervalodetempomuitopequeno,enquantopassadeumserrilhadoaoutro.Issovaiprovocarumrápidoliga-desliganocircuitoquevocêmontou.

•Passeofiosobrealimadeixandotodoocircuitopróximodaantenadorádio.Osinalobtidocostumasermuitofraco.PorissoorádiodeveestarcomovolumealtoenafaixadeAM;alémdisso,nãopodeestarsintonizadoemumaestação.Nessascircunstânciasvocêescutaráumchiado.Noteque,todavezqueofiopassarsobrealima,orádioproduziráumchiado.ExperimenteproduzirchiadosmaislongosemaiscurtosparatransmitirumsinalcomcódigoMorse.


1. Se fosse possível repetir a experiência na superfície da Lua ou em qualquer

outro ambiente sem a presença de ar, o sinal produzido pelo circuito ligado

na lima de metal ainda seria captado pelo rádio?

2. No circuito ligado na lima de metal, nos momentos em que o contato entre o

fio e a superfície da lima efetivamente ocorre, certamente existe a circulação

de uma corrente elétrica. Será, então, que também há a produção de

magnetismo no entorno desse circuito?

vamos pesquisar

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Esquema fora de escala de uma antena emissora de ondas de rádio de baixa intensidade.

279

De modo semelhante ao que ocorre com as ondas sonoras, as ondas eletromag-néticaspodemapresentar frequênciasdiferentes.Ondasde luzapresentamfrequên-ciasmuitomaisaltasdoqueasdasondasderádio.Alémdisso,podemosvera luz,oquenãoocorrecomasondasderádioeoutrasondaseletromagnéticas.Nossavisãosóconsegueperceberondaseletromagnéticas cuja frequênciaesteja situadaentre410trilhõesdehertz(luzvermelha)e750trilhõesdehertz(luzvioleta).Asondasderá-dio,porsuavez,têmfrequênciasqueseestendemdesde1hertzaté30bilhõesdehertz.

Faixas de frequência das ondas de rádio

Frequência Denominação Principais usos

de 30 a 3 mil Hz frequência extremamente baixa (ELF) radiocomunicação entre submarinos

de 3 mil a 30 mil Hz frequência muito baixa (VLF) radiocomunicação de uso militar (marinha e exército)

de 30 mil a 300 mil Hz ondas longas (frequência baixa) radiocomunicação de uso militar (marinha e exército)

de 300 mil a 3 milhões de Hz ondas médias estações de rádio AM e radioamadores

de 3 milhões a 30 milhões de Hz ondas curtas (frequência média) estações de rádio AM e radioamadores

de 30 milhões a 300 milhões de Hz VHF (frequência muito alta) estações de rádio FM

de 300 milhões a 3 bilhões de Hz UHF (frequência ultra elevada) canais de televisão de sinal aberto e telefonia celular

de 3 bilhões a 30 bilhões de Hz micro-ondas transmissão de sinais via satélite

Dependendodesuafrequência,asondasderádiotêmváriasaplicações.Todososdispositivosdetelecomunicaçãosemfioutilizamondasderádioparatransmitirere-ceber sinais.Esses instrumentosoperamemdiferentes frequênciasde talmodoqueumdispositivonãointerferenastransmissõesdosoutros.

OscelularesproduzemondasderádiocujafrequêncianãopodesercaptadaporaparelhosderádioAMouFM.Alémdisso,ossinaistransmitidosentreaparelhoscelu-laressãocodificados.Seessescuidadosnãofossemtomados,aparelhosderádioco-munspoderiamcaptarconversastelefônicastransmitidasentreaparelhoscelulares,casoestivessembempróximosdessesaparelhosoudasantenasretransmissoras.

Ondas de rádio são atualmente utilizadas para transmitir informações para omundointeiro.OsistemaatualempregasatélitesquegiramemvoltadaTerra,acom-panhando a rotação de nosso planeta. Existem, em órbita, centenas de satélites decomunicação.Ailustraçãoaseguirrepresentaumesquemadofuncionamentodeumsistema de comunicação por satélites e utiliza a transmissão de sinais de TV comoexemplo.Acomunicaçãoporsatélitestambéméusadaparatransmitiroutrostiposdesinais,comoossinaistelefônicoseosdadosdeinternet.

Quando se propagam na ausência de qualquer meio material, ou seja, quando sepropagam no vácuo, as ondas eletromagnéticas viajam em uma velocidade igual a300000 km/s. Esse valor é incrivelmente alto e é considerado o limite de velocidadepossível em nosso Universo. Já a velocidade das ondas sonoras no ar é bem menor:aproximadamente340m/s.

Sefossepossívelconstruirummeiodetransportecapazdeviajarnavelocidadedeumaondaeletromagnéticaemapenasumsegundo,elepoderiadarsetevoltasemeiaem torno do equador! Um veículo desenvolvendo uma velocidade equivalente à dosompercorreria,nessemesmotempodeumsegundo,apenas340metros.

Comumavelocidadetãogrande,asondaseletromagnéticasutilizadasparatrans-mitirsinaisderádio,TV,oudadosdainternetnãodemoramapercorrerasenormesdis-tânciasqueseparampaísese regiõesdomundo.É issoquepermitequeseassistaaumjogodefuteboloudevoleibolrealizadonoJapão,aovivo,daquidoBrasil.Podemosvibrarcomamarcaçãodeumgoloucomaconquistadeumpontoquasenomesmomomentoqueosatletaseostorcedorespresentesnolocaldapartida.

280

SAT1 SAT2

E1

E2

A1

A2

A3

Esta ilustração esquemática, fora de escala, mostra o processo de transmissão de ondas de rádio usadas para enviar sinais de televisão por satélites. Na ilustração, supomos que o sinal é gerado na estação emissora E1, situada mais à esquerda. Ondas eletromagnéticas geradas nessa estação E1 se espalham em todas as direções atingindo antenas de aparelhos de TV, como a antena A1 e também o satélite de telecomunicação SAT 1, situado fora da atmosfera terrestre. O satélite SAT 1 capta as ondas emitidas pela estação E1 e as retransmite para a estação E2 em outro ponto da superfície da Terra. Ondas captadas pela estação E2 são retransmitidas para aparelhos de TV situados nas proximidades de E2. Além disso, as ondas provenientes de E2 alcançam o satélite SAT 2, que continuará com o processo de recepção e retransmissão dos sinais, até que eles possam atingir toda a superfície da Terra.

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A comunicação sem fios

1. Em seu caderno, produza uma figura semelhante à da página 274, mas introduza a seguinte

alteração: desenhe um aparelho celular no lado direito do hexágono de cor marrom situado na parte

central da figura. Feito isso, modifique a imagem de modo a representar como seria o percurso de

um sinal gerado pelo celular situado mais a esquerda até o celular que você acabou de introduzir na

parte central da figura.

2. De acordo com o texto, um telefone celular funciona como uma miniestação emissora de rádio

que gera sinais de fraca intensidade. Mas, se os sinais são realmente fracos, como eles conseguem

alcançar outros aparelhos situados em regiões mais distantes?

3. Que característica das ondas eletromagnéticas permite que a conquista de um ponto em um jogo de

voleibol realizado no Japão seja assistida “ao vivo” pelos torcedores brasileiros?

4. A luz é considerada uma onda eletromagnética, assim como as ondas transmitidas por estações de

rádio. Então, qual é a diferença entre ondas de luz e ondas de rádio?

5. Que característica distingue as ondas de rádio usadas em diferentes tipos de aplicações como a

transmissão da programação de rádios AM, FM, a transmissão da programação de TV e a telefonia celular?

6. Existe uma diferença marcante entre as ondas sonoras e as ondas de rádio. Qual é essa diferença?

281

O uso da Ciência na interpretação de fatos do dia a dia

Façaa leituradotextoaseguir,“Sorriso”,deAlanLightman.OautornasceunosEstadosUnidos,emMemphis,Tennesse,em1948,eeducou-senaUniversidadedePrincentonenoInstitutodeTecnologiadaCalifórnia.Eleéfísico,escritor,edu-cadoreprofessoradjuntodaáreadeCiênciasHumanasno InstitutodeTecnologiadeMassachussetts.

Emseguida,respondaàsquestõespropostasnestaatividade.

Sorriso[...]

O homem e a mulher estão agora no embarcadouro de madeira, contemplando o

lago e as ondas na água. Ainda não perceberam a presença um do outro.

O homem então se vira. E assim tem início uma sequência de eventos que haverão

de informá-lo a respeito dela. A luz refletida pelo corpo da mulher penetra instantanea-

mente suas pupilas [...]. Depois de atravessar as pupilas [...], a luz percorre uma lente oval

e, em seguida, uma substância transparente gelatinosa que preenche o globo ocular, até

atingir a retina, onde é recebida por 100 milhões de células, os cones e bastonetes.

As células que estão no percurso da luz refletida são fortemente iluminadas, ao

passo que as situadas nas regiões sombreadas da cena refletida recebem pouquíssima

luz. Os lábios da mulher, por exemplo, estão brilhando sob a luz do Sol nesse momento

e, portanto, refletem uma luz de alta intensidade, captada por um pequeno grupo de

células [...]. O contorno da boca, por outro lado, aparece bastante escuro [...].

Muito menos de um milésimo de segundo se passou desde que o homem viu a

mulher. [...] as células nervosas, os neurônios, começam a reagir, primeiro no olho e

depois no cérebro. [...] A mulher tem as mãos na cintura e inclina a cabeça num ân-

gulo de 5,5 graus. Seus cabelos caem suavemente sobre os ombros. Essa informação

e muitas, muitas outras são codificadas com precisão pelas pulsações elétricas dos

vários neurônios nos olhos do homem.

[...] os impulsos correm para o córtex visual primário, uma camada de tecido

todo redobrado de aproximadamente 0,04 centímetro de espessura e 13 centímetros

quadrados de área, contendo 100 milhões de neurônios em meia dúzia de camadas.

A quarta camada é a primeira a receber esse input e realiza uma análise preliminar,

transferindo então as informações para os neurônios das outras camadas. Em cada

estágio, cada neurônio pode receber sinais de mil outros neurônios, combinar esses

sinais – alguns dos quais se anulam reciprocamente – e despachar o resultado com-

putado para outros mil neurônios.

Passados trinta segundos [...] a mulher diz “Oi”. Imediatamente, a começar pelas

suas cordas vocais, moléculas de ar são empurradas umas contra as outras [...] e via-

jam em movimentos espiralados até os ouvidos do homem. O som percorre essa tra-

jetória de 6 metros em cerca de 1 quinquagésimo de segundo.

Dentro da orelha, o ar em vibração rapidamente completa o percurso até o tímpa-

no. O tímpano [...] começa ele próprio a vibrar e a transmitir seus movimentos a três

ossos minúsculos. De lá, as vibrações agitam o fluido da cóclea, uma cavidade em for-

ma de caracol com duas voltas e meia em espiral.

Dentro da cóclea, as tonalidades são decifradas. Aqui, uma membrana finíssima on-

dula [...]. Através dessa membrana basilar passam microfilamentos de espessuras va-

riadas, lembrando as cordas de uma harpa. É como se a voz da mulher, vinda de longe,

tocasse essa harpa. [...] dezenas de milhares de corpúsculos, em forma de bastonete,

encarapitados na membrana basilar, transmitem suas tremulações ao nervo auditivo.

Notícias do “Oi”, sob forma elétrica, avançam pelos neurônios do nervo auditi-

vo e entram no cérebro do homem [...]. Por fim, uma grande parcela dos trilhões de

neurônios do cérebro do homem acaba envolvida na computação dos dados visuais

e auditivos que acabaram de chegar. [...] Correntes elétricas percorrem as fibras dos

neurônios. Moléculas fluem da extremidade de um nervo para a do outro.

A leitura deste texto é muito interessante, como também as discussões que propicia. A intenção é promover um encantamento do estudante com a aventura de aprender ciências no entendimento dos fenômenos mais singelos da vida cotidiana.

trocando ideias

282

Tudo isso é sabido. O que não se sabe é por que, cerca de um minuto depois, o

homem caminha até a mulher e sorri.

Adaptadode:LIGHTMAN,Alan.In:Viagens no tempo e o cachimbo do vovô Joe e outros ensaios.SãoPaulo:CompanhiadasLetras,1998.p.21-24.

1. Identifique no texto as passagens que descrevem processos estudados,

de algum modo, em seu curso de Ciências.

2. Embora as Ciências Naturais se dividam em campos de estudo específicos,

os fenômenos com que deparamos ao longo de nossa vida não são,

isoladamente, fenômenos da Física, da Biologia ou da Química. Discuta

com seus colegas em que medida o texto “Sorriso” é coerente com essa

afirmação.

3. Como você interpreta a escolha do autor por terminar o texto citando um

acontecimento que “não sabemos explicar”?

4. Discuta com seus colegas e identifique outros acontecimentos que o

conhecimento científico não explica.

5. Na sua opinião, o fato de o conhecimento científico não ser capaz de

explicar todas as dimensões de nossa vida e de nosso mundo invalida o

estudo das Ciências?

Aplicando o que aprendemos

A comunicação

1. Anote em seu caderno o que ocorre com os sons provenientes de um tambor quando aumentamos a

amplitude das vibrações da membrana (aumentando a intensidade das batidas).

•Os sons aumentam de intensidade.

•Os sons aumentam de frequência.

•Os sons chegam mais rápido ao local onde estamos.

•As ondas sonoras não se alteram com a mudança.

2. Transcreva em seu caderno as sentenças que estão incorretas em relação às ondas sonoras,

corrigindo-as.

•São constituídas por vibrações que geralmente se espalham em todas as direções.

•Só podem ser transmitidas através do ar.

•Podem ter frequências menores que 20 mil hertz.

•Podem provocar danos ao aparelho auditivo caso sejam muito intensas.

3. Ondas sonoras são vibrações transmitidas através de um meio material. Ondas de rádio, no entanto,

não requerem nenhum meio material para sua transmissão. Qual desses dois tipos de onda pode ser

utilizado por uma sonda espacial para se comunicar com a Terra? Explique.

4. Faça, em seu caderno, uma lista de sistemas de telecomunicação que você conhece. Comente a

importância e a função que cada sistema citado em sua lista desempenha.

5. Além do telefone equipado com microfone e alto-falante, existe outra forma de comunicação a

distância que utiliza fios e eletricidade? Como ela funciona?

6. Suponha que você tenha ligado seu aparelho de TV para assistir ao seu programa preferido. Que tipo

de sinal a estação de TV envia até seu televisor?

283

7. Transcreva em seu caderno e corrija a única sentença que não expressa características do sistema

de telefonia celular que permitem ao seu usuário se deslocar dentro de um ônibus enquanto fala no

aparelho.

•As antenas instaladas em torres pelas companhias de telefonia celular são distribuídas de forma

que seu alcance de recepção se sobreponha levemente.

•Existe uma antena próxima do aparelho celular para captar e retransmitir os sinais que o aparelho

envia.

•Não há problema se o ônibus se aproximar de uma emissora de rádio, pois o aparelho celular

emprega ondas com frequências diferentes daquelas utilizadas pelas estações emissoras.

•O aparelho celular envia ondas de rádio muito intensas que conseguem atingir outros aparelhos

rapidamente em todas as partes do mundo.

8. Em resposta a um exercício encontrado em um livro de Ciências, um estudante produziu a seguinte

frase: “Sons desagradáveis podem provocar problemas de saúde.”.

a) Com base no que você estudou, você diria que a frase produzida por esse estudante está correta?

Justifique sua resposta.

b) É correto concluir a partir dessa frase que sons agradáveis não provocam problemas de saúde?

Explique.

9. A ilustração abaixo apresenta as frequências, em hertz, das notas musicais produzidas por diversas

teclas brancas de um piano. Cada tecla branca aciona uma alavanca que bate em uma corda esticada

dentro do instrumento. A corda, então, vibra e produz uma nota musical.

Transcreva em seu caderno a sentença que expressa o que ocorre com a frequência de vibração de

algumas cordas do piano:

•O som da nota si é mais grave que o da nota mi.

•O som da nota sol não pode ser mais intenso que o da nota lá.

•Quanto maior a frequência de vibração da corda de um piano, mais grave é o som que ela produz.

•O som da nota sol é mais agudo que o da nota ré, mas é mais grave que o da nota si.

An

ton

ioR

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od

ae

dit

ora

dó

264 Hz

ré

297 Hz

mi

330 Hz

fá

352 Hz

sol

396 Hz

lá

440 Hz

si

495 Hz

dó

528 Hz

284

Oconceitodecircuitoelétricofoi introduzidonocapítulo“Eletricidadeemnossas

casas”eaexpressão circuito elétrico foiutilizadaduasvezesnocapítulo “Acomuni-

cação”.Escrevaumtextoexplicandoqueconhecimentossobreoscircuitos,adquiridos

porvocênoprimeirocapítulodestaunidade,oajudaramacompreendero funciona-

mentodotelégrafo,mencionadonaseção“Acomunicaçãoatravésdefios”,eascarac-

terísticas do equipamento usado por Oersted, que foi descrito na seção “Ciência em

movimento:umahistóriasobreasrelaçõesentreeletricidadeemagnetismo”.

LivrosExperiências de Física na escola. Santos Diez Arribas.4. ed. Passo Fundo: EDIUPF, 1996. Disponível

em: <www.upf.br/editora>. Acesso em: 14 mar. 2011.

» OlivroédirigidofundamentalmenteaprofessoresealunosdoEnsinoFundamental,trazumgrandenúmero

deatividadeseexperiênciasquepoderãoserfeitasemsaladeaula.

Universo elétrico. David Bodanis. São Paulo: Record. 2008.

» O livro traz explicações sobre os campos de força sob o Atlântico, os satélites de

posicionamento global, e como a descoberta e o uso da eletricidade transformaram o

nossomundo.

Ciência Hoje na Escola (coleção). Rio de Janeiro: SBPC, 2000. v. 5. (Ver e ouvir).

» Estevolumetratadeconceitosrelacionadosàluzeaosom.

Rio de Janeiro: SBPC, 2000. v. 12. (Eletricidade).

» Estevolumeabordaconceitosfundamentaisdeeletricidade.

Do grito ao satélite. Antonio Costella. 5. ed. São Paulo: Mantiqueira, 2002.

» OlivroapresentaahistóriadosmeiosdecomunicaçãonoBrasilenomundodesdeoiníciodaescrita.

Ondas e bits. Mauro M. Doria. São Paulo: Livraria da Física, 2006. (Temas atuais de Física).

» Um livro de linguagem simples que aborda micro-ondas, nanotecnologia, raios ultravioleta, e

supercondutividade.

A eletricidade e suas aplicações. Alberto Gaspar. São Paulo: Ática, 1999.

» Trata-sedeumlivroparadidáticoqueapresentademodoumtantotradicionalosconceitosdaeletricidade.

Edison e a lâmpada elétrica. Steve Parker. São Paulo: Scipione, 1999. (Caminhos da Ciência).

» Trata-sedeumpequenolivroquetrazumabiografiacomentadadeThomasEdison.

O ouvido e a audição. Steve Parker. Adaptação de Amabis & Martho. São Paulo: Scipione, 1993. (O

corpo humano).

» Olivroapresentaaestruturaeofuncionamentodoaparelhoauditivohumano.

Audição e fala. Telma Lúcia F. Rossi. São Paulo: Ática, 1996.

» Olivroexplicacomsimplicidadeosmecanismosdeaudiçãoefalaquepermitemacomunicaçãooralhumana.

Endereços eletrônicos<www.aminharadio.com>. Acesso em: 14 mar. 2011.

» SitequetratadahistóriadorádionoBrasil.

<www.canalkids.com.br/tecnologia>. Acesso em: 14 mar. 2011.

» Trazinformaçõeseilustraçõesfeitasparainformarascriançaseosjovenssobreahistóriadotelefone,do

rádio,datelevisão,dainternetedeoutrosmeiosdecomunicação.

<www.ludoteca.if.usp.br/ripe/index.html>. Acesso em: 14 mar. 2011.

» SitedaExperimentoteca-LudotecadoInstitutodeFísicadaUSPcomsimulaçõesdechavesinterruptorase

váriostiposdecircuitoselétricos.

05_11_f046_9CCaS

285

Para explorar

Para conclu

ir

ABREU, K.; MAKLER, M. Por que sentimos choque? Revista Ciência Hoje das Crianças, n. 134, abr. 2003, p. 28.

AMALDI, U. Imagens da Física. São Paulo: Scipione, 1998.

AMBROGIA, A.; LISBÔA, J. C. F.; SPARAPAN, E. R. F. Química para o magistério. São Paulo: Harbra, 1995.

; VERSOLATO, E. F.; LISBÔA, J. C. F. Unidades modulares de Química. São Paulo: Hamburg/Cecisp, [s.d.].

ARONS, A. Teaching Introductory Physics. New York: John Wiley, 1997.

ASIMOV, I. A charada que Darwin matou. Revista Correio da Unesco, ano 10, n. 7, 1982. p. 12-18.

ATKINS, P.; JONES, L. Chemistry. New York: W. H. Freeman, 1997.

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