O carnaval é uma festa de origem pagã, cujas primeiras manifestações aconte- ceram na Antiguidade. Na Idade Média e durante o Renascimento o mundo cristia- nizado participava das festividades com a tolerância da Igreja. Introduzido no Brasil no século XVII pelos portugueses, com o nome de “entrudo”, era uma brincadeira na qual as pessoas atiravam bexigas com água e farinha umas nas outras.
Pouco a pouco, o entrudo foi assimilando elementos locais, principalmente oriundos da cultura afro-brasileira, no Rio de Janeiro e na Bahia. No final do sé- culo XIX, surgiram as sociedades carnavalescas, como os cordões, os blocos, os ranchos e os corsos, que desfilavam, dançavam e cantavam músicas anônimas. A evolução continuou, e, hoje em dia, o carnaval brasileiro é considerado a maior festa popular do planeta.
Os integrantes de uma bateria de escola de samba, elemento indispensável ao desfile, provocam complexas perturbações no ar, e nós percebemos essas pertur- bações como som. O som é apenas um exemplo de uma variedade de fenômenos
que classificamos como ondas mecânicas.
Antes do choque v v = 0 Depois do choque v1 v2 Repr odução pr
oibida. Art.184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fever
eir
o de 1998.
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Figura 3.1 Na água, a perturbação da superfície gera ondas.
Figura 3.3 Quando as ondas do mar se aproximam da praia, a velocidade na base da onda diminui, em comparação com a crista, e a onda se quebra.
Introdução
No mundo que nos rodeia, os fenômenos físicos são uma presença cons- tante. Dentre eles, dois se destacam: os movimentos e as ondas.
É praticamente impossível imaginarmos uma situação na qual não este- jamos em contato com movimentos ou, então, imersos em ondas.
O som, assim como a luz, é transmitido por ondas. Entretanto, conforme veremos adiante, o som é uma onda que se propaga apenas através de meios materiais (onda mecânica), enquanto a luz é uma onda do tipo eletromag- nética e pode também se propagar através do vácuo. Os sinais de rádio e de televisão, da mesma forma que a luz, são transmitidos através do espaço por ondas. Isso tudo sem falarmos das ondas em líquidos, como as observadas no mar, em uma piscina ou em um lago. (Fig. 3.1)
Objetos em movimento podem transferir energia de um ponto para outro. Uma bola de bilhar em movimento, por exemplo, transfere parte de sua energia cinética para outra, inicialmente em repouso ou em movimento, quando ocorre um choque entre elas. (Fig. 3.2)
Figura 3.2 Durante a colisão, energia é transferida entre os corpos.
Dmit R y N A umov/Shutte RS to C k C o R e L/ S to C k P hoto S
O movimento ondulatório é outra forma de transferência de energia. O fato de as ondas transportarem energia pode ser percebido quando estamos próximos de uma grande caixa de som que esteja emitindo sons de grande volume e percebemos que algumas regiões do nosso corpo passam a vibrar no ritmo do som ou, ainda, quando uma pessoa que está praticando surfe cai e é tragada pela onda. (Fig. 3.3)
Neste capítulo, vamos estudar os principais tipos de ondas e suas caracterís- ticas e obter uma importante relação matemática para o estudo das ondas.
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Energia e ondas
Ao deixar cair uma pequena gota de água em uma superfície líquida em repouso, você observa que a perturbação provocada na superfície se transmite a outros pontos. (Fig. 3.4) Tal perturbação se propaga em todas as direções com uma mesma velocidade, e os pontos atingidos por ela, em um certo instante, encontram-se sobre uma circunferência.
Como esses pontos adquirem movimento, podemos concluir que lhes foi transferida uma certa quantidade de energia.
Se, nessa superfície, houver um corpo flutuando — um pedaço de cortiça, por exemplo —, este, ao ser atingido pela perturbação, também passará a ter energia. (Fig. 3.5)
Observe, na foto, que a propagação da perturbação através do líquido transfere energia à cortiça, que, porém, não é arrastada ao longo da superfí- cie. Ela apenas oscila para cima e para baixo à medida que a perturbação se propaga, além de se deslocar levemente para a frente e para trás.
A energia da gota de água, que se transferiu para a cortiça, propagou-se pela superfície do líquido.
O agente físico responsável pela transmissão de energia — a perturbação — recebe o nome de onda ou, no caso de uma única perturbação, de pulso
de onda. A matéria através da qual a energia se transfere — nesse caso, o
líquido — é denominada meio. Então, podemos dizer que:
Onda, ou pulso de onda, é qualquer perturbação que se propaga atra- vés de um meio e, durante a propagação, transmite energia aos pontos do meio.
Examinemos com mais detalhes como isso ocorre.
Consideremos um exemplo simples: um pulso de onda propagando-se ao longo de uma corda, que é inicialmente mantida esticada por uma pessoa e tem sua outra extremidade presa a uma parede. (Fig. 3.6)
Figura 3.4 A onda propaga-se pela superfície do líquido.
Figura 3.5 A onda transmite energia ao corpo que flutua no líquido.
Figura 3.7 O operador transfere energia aos pontos da corda.
Esse pulso de onda é criado quando a mão que mantém a corda esticada é rapidamente movimentada para cima e para baixo.
Quando a mão começa a subir, a extremidade da corda acompanha esse movimento. Os pedaços vizinhos vão sendo, assim, sucessivamente lançados para cima, acompanhando o movimento da mão, e a crista do pulso, seu ponto mais alto, desloca-se ao longo da corda. As setas verticais indicam a velocidade dos pontos da corda. (Fig. 3.7)
Figura 3.6 Todos os pontos da corda estão em repouso.
daniel r ybkin/ShutterStoCk eduardo Sant alieStra/Cid adilSon SeCCo adilSon SeCCo
Pulso de onda
Pulso de onda: agente físico que transporta a energia
Energia Partículas Pessoa que percebe o impacto Barra de ferro (meio material) Martelo (fonte)
Corda: meio material pelo qual o pulso se propaga Pulso de onda com energia Crista r epr odução pr oibida. a rt.184 do Código Penal e lei 9.610 de 19 de fever eir o de 1998.
Enquanto isso, a extremidade da corda sustentada pela mão retorna à situação inicial, e os pedacinhos da corda que já foram atingidos pela crista são, também, puxados para baixo pelo trecho vizinho. (Fig. 3.8)
Assim, a perturbação introduzida pela mão do operador é transmitida, devido às forças de coesão entre os trechos sucessivos, às regiões vizinhas, e o pulso de onda se propaga ao longo da corda. (Fig. 3.9)
É importante destacar que cada ponto da corda repete, com um certo atraso, o movimento da mão da pessoa. Em outras palavras, cada ponto da corda realiza apenas um movimento de sobe e desce, não sendo arrastado pela perturbação.
Note que os trechos da corda em movimento possuem, num dado instante, energia cinética e energia potencial, que, a rigor, foram fornecidas pela fonte de onda, que é, nesse caso, a mão da pessoa que movimenta a extremidade da corda. O agente físico responsável pela transmissão dessa energia aos pontos da corda foi o pulso de onda. A corda serviu apenas como meio material através do qual a energia foi transmitida.
Este fenômeno é similar ao que ocorre quando golpeamos uma das ex- tremidades de uma barra de ferro e percebemos a vibração provocada pelo golpe na outra extremidade. A energia de vibração é transmitida de partícula para partícula da barra, de uma extremidade à outra, sem que haja transporte de matéria ao longo dela. (Fig. 3.10)
Figura 3.8 A energia fornecida pelo operador é transmitida aos outros pontos da corda.
Figura 3.9 A energia é transmitida pelo pulso de onda que se propaga através da corda.
Figura 3.10 A perturbação introduzida na corda ou na barra de ferro
propaga-se através do material. (Representação sem escala, uso de cores-fantasia.)
Nos dias atuais, a busca por fontes de energia alternativas, mais do que suprir uma necessidade, visa garantir a preservação do meio ambiente. Algumas delas visam ao aproveitamento da energia transmitida por ondas. A energia elétrica pode ser obtida a partir das ondas eletromagnéticas luminosas irradiadas pelo Sol e hoje essa possibilidade já encontra aplica- ções práticas em diversas áreas. Outra possibilidade que vem sendo pesquisada é o aproveitamento da energia das ondas dos mares.
Reúna-se com seus colegas para pesquisar e discutir como a energia das ondas dos mares (energia ma- reomotriz) pode ser aproveitada e quais as vantagens e desvantagens disso para o meio ambiente.