Curso Pr-ENEM 1 Cincias da Natureza

Tema

Qualidade de vida das populaes humanas

Tpico de estudoFenmenos ondulatrios.

Entendendo a competnciaCompetncia 1 Compreender as cincias naturais e as tecnologias a elas associadas como construes humanas, percebendo seus papis nos processos de produo e no desenvolvimento econmico e social da humanidade.Qual a ideia que voc tem a respeito das Cincias da Natureza? Muita gente acredita que elas so produto de uns poucos privilegiados e que, por isso, no fazem parte da histria da humanidade. Muito cuidado com esse tipo de posio! Todo o conhecimento cientfico estabelecido fruto do trabalho de uma grande quantidade de pessoas, cada uma delas com uma contribuio prpria e importante. Procure, sempre que for estudar algum conceito, dar muita ateno histria do desenvolvimento do campo conceitual ao qual ele est ligado. Voc ver que nenhuma ideia cientfica fruto do acaso. Alm disso, o conhecimento cientfico no est pronto nos dias de hoje. Muito h, ainda, a ser feito! Mos obra!.

Desvendando as habilidadesHabilidade 1 Reconhecer caractersticas ou propriedades de fenmenos ondulatrios ou oscilatrios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos.A nossa vida est repleta de ondas! A luz, as micro-ondas, as ondas de rdio, o som... Cada tipo de onda possui algumas aplicaes prticas para os seres vivos. Tratamentos mdicos se valem de ondas eletromagnticas (como o infravermelho, as ondas de rdio ou as radiaes gama) ou de ondas sonoras (como o ultrassom). Diagnsticos podem ser feitos por meio dos raios X ou por ressonncia magntica. Quais so as caractersticas principais das ondas que permitem aplicaes to diferentes? Quando voc estiver ouvindo msica, vendo propagandas de te-levisores e celulares ou sintonizando estaes de rdio, preste ateno nas palavras que so ditas. Elas indicam muitas caractersticas importantes para as ondas: frequncia, amplitude, comprimento de onda... Faa uma lista com os aparelhos que voc mais gosta de utilizar e identifique essas caractersticas. uma boa maneira de de-senvolver essa habilidade. Nesta ficha, vamos trabalhar com as possibilidades de aplicao das ondas sonoras em diversos ramos.

Situaes-problema e conceitos bsicosVoc j viu filmes de fico cientfica, onde naves espaciais produzem um enorme barulho ao explodirem? Ser

que isso , de fato, possvel? A resposta pode ser obtida por meio de um experimento muito interessante: um des-pertador colocado dentro de uma cmara de vcuo e, quando o ar tirado dessa cmara e o despertador acio-nado, no ouvimos qualquer som.

Agora, voc deve estar se perguntando: se a luz e o som so duas ondas, por que eu posso ver o despertador, mas no posso ouvi-lo? O que voc acha a respeito disso?

Note que h dois tipos diferentes de comportamentos das ondas, o que ir definir a existncia de ondas mecni-cas (necessitam de um meio material para serem transmitidas o caso do som) e ondas eletromagnticas (podem ser transmitidas, inclusive, no vcuo).

SS AAASSEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE SSSSSSSSSSSSSSSSSUUUUUUUUUUUUUUUUUAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSS TTTTTTTTTTTTTTTTTEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTEEEEEEEEEEEEEEEEEEECCCCCCCCCCCCCCCCCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEECCCCCCCCCCCCCCCCCCCCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNOOO OOOGGGAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSOOOOOOOOOOOOOOOOOLLLLLLLLLLLLLLLLLLOOOOOOOOOOOOOOOOOGGGGGGGGGGGGGGGGGGIIIIIIIIIIAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAASSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS

Fi h d E t do 61Ficha de EstudoFicha de EstudoFicha de Estudo 6161

Curso Pr-ENEM 2 Cincias da Natureza

As caractersticas das ondas sonoras

Quando voc toca uma corda de um violo, por exemplo, a vibrao que ocorre faz com que o ar fique diferente. So produzidas regies em que o ar est mais rarefeito e outras em que ele est mais denso. Essas regies se alter-nam no entorno do violo. exatamente essa diferena de densidade do ar que, ao chegar no seu ouvido, produz a sensao auditiva (em um processo muito complexo, do qual at o crebro faz parte).

Ser que voc consegue ouvir toda onda sonora que chega aos seus ouvidos? Anote as principais caractersticas que, no seu entender, uma onda sonora deve ter para ser percebida por voc.

Analise o grfico a seguir. Ele mostra alguns dados importantes sobre a percepo de ondas sonoras.

Nvel sonoro [dB]

Frequncia [Hz]

20

Doloroso

Inaudvel Inaudvel

Zona deaudio

Doloroso120

100

80

60

40

20

0

50 100 200 500 1000 2000 5000 10 000 15 000

Limiar da dor

Limiar de audio

Extrado de http://www.prof2000.pt/users/mrsd/8ano/Audicao.htm. Acesso em 10.mai.2012

Nele, possvel perceber algumas grandezas caractersticas das ondas. A intensidade sonora, medida em deci-bis (dB), est relacionada com a energia que uma onda transporta e, portanto, com o que chamamos, no cotidiano, de volume do som. Essa a caracterstica que nos permite distinguir um sussurro de um grito.

No eixo horizontal do grfico, aparece a frequncia f (nmero de oscilaes executadas por unidade de tempo), expressa em hertz, que permite distinguir sons agudos e graves. A frequncia s depende da fonte que a originou no se alterando se a mesma refrata (muda de meio).

Perceba que, para ser ouvida, uma onda sonora deve possuir intensidade e altura adequadas. Outras grandezas so, tambm, importantes para entendermos como se comportam as ondas sonoras. A velocidade de propagao da onda, por exemplo, depende das caractersticas do meio. Assim, se nenhuma

alterao introduzida no meio, a velocidade da onda permanece constante. Se o meio muda ela se altera: quando uma pessoa inala gs hlio, sua voz fica mais aguda (j percebeu isso?). O som mais rpido no hlio que no ar. Esse aumento de velocidade est associado, a um aumento na frequncia do som emitido.

A distncia percorrida pela onda durante o tempo de um perodo chamada de comprimento de onda e repre-sentada pela letra grega (pronuncia-se lambda). Essa a distncia para completar uma oscilao (distncia entre duas cristas, entre dois vales ou quaisquer outros dois pontos semelhantes).

As aplicaes do ultrassom

Qualquer onda pode sofrer reflexo, quando encontra a superfcie que separa dois meios e volta regio de origem. Voc utiliza esse fenmeno em diversos casos. Por exemplo, quando se v em um espelho, a luz de alguma fonte primria (uma lmpada, uma vela, o Sol, ...) atinge seu corpo, refletida por ele, atinge um espelho, refletida por ele e chega aos olhos. Esse processo o que permite a visualizao de sua prpria imagem.

Outra situao interessante que est associada reflexo a formao dos ecos. Quando uma onda sonora atin-ge um obstculo e refletida, ela volta para o emissor.

Voc j leu o livro O Pequeno Prncipe? Se ainda no leu, um conselho: leia! Eis um pequeno trecho dessa obra.

O principezinho escalou uma grande montanha. As nicas montanhas que conhecera eram os trs vulces que lhe davam pelo joelho. O vulco extinto servia-lhe de tamborete. De montanha to alta, pensava ele, verei todo o planeta e todos os homens... Mas s viu agulhas de pedra, pontudas. Bom dia, disse ele inteiramente ao lu. Bom dia... Bom dia... Bom dia... respondeu o eco.

Curso Pr-ENEM 3 Cincias da Natureza

Quem s tu? perguntou o principezinho. Quem s tu... quem s tu... quem s tu... respondeu o eco. Sede meus amigos, eu estou s, disse ele. Estou s... estou s... estou s, respondeu o eco. Que planeta engraado! pensou ento. todo seco, pontudo e salgado. E os homens no tm imaginao. Repe-tem o que a gente diz... No meu planeta eu tinha uma flor: e era sempre ela que falava primeiro.

O personagem no reconheceu o eco porque esse fenmeno no fazia parte do seu cotidiano. O que voc acha que aconteceu com o som para produzir esse efeito?

Outras ondas sonoras, com frequncias maiores do que as que conseguimos ouvir, tambm fazem isso, s que no conseguimos ouvir. Essas ondas so chamadas de ultrassom e tem diversas aplicaes tecnolgicas. A ideia emitir um pulso de ultrassom e verificar o tempo gasto para que ele retorne, aps uma reflexo. O aparelho que faz isso chamado de sonar. H sonares naturais (o morcego, por exemplo, faz isso) e outros construdos pelo homem (veja a figura a seguir).

Extrado de http://horizonte.forumeiros.com/t198-fisica-8-serie-na-rota-dos-radares-sinergia-fisica-e-tecnologia. Acesso em 10.mai.2012

Quando voc vai tirar uma foto com uma mquina que regula o foco automaticamente, est usando um sonar. A mquina emite um pulso de ultrassom e o recebe aps a reflexo em algum corpo. Com esse tempo de ida e volta da onda, a mquina sabe onde o alvo est e regula seu sistema de lentes para uma foto de boa qualidade.

Esse sistema utilizado em alguns exames mdicos de imagem. possvel, ainda, melhorar a qualidade do exame, para analisar rgos internos que esto em movimento. Esse o caso de exames chamados de ecodoppler.

Quando ouvimos o som de uma buzina de automvel em movimento, percebemos um som mais agudo quando automvel est se aproximando e mais grave quando se afasta. medida que o carro se aproxima, cada onda tem uma distncia menor a percorrer para chegar aos nossos ouvidos. As ondas se acumulam e escutamos mais vibra-es por segundo, aumentando a altura do som. medida que o carro se afasta, cada onda, para chegar aos nossos ouvidos, tem de percorrer uma distncia maior e escutamos menos ondas por segundo (menor frequncia).

O aparelho que faz esse exame tambm percebe algo parecido. Ento, ele consegue identificar quando um de-terminado tecido ou parte de um rgo est se aproximando do receptor ou se afastando dele. Quanto mais rpidos so esses movimentos, maior a percepo da variao da frequncia. Na tela do aparelho, aparecem tons diferentes de azul (quando ocorre aproximao entre rgo e o receptor) e vermelho (quando o rgo se afasta do receptor).

B

IRF

C

hris

Gal

lagh

er /

Phot

o Re

sear

cher

s / L

atin

stoc

k