10/12/11

Forças de atrito.













As forças de atrito são forças que se opõem ao movimento, ou seja, impõem uma resistência ao movimento dos corpos, funcionando como obstáculo ao movimento constante.


A intensidade deste tipo de forças depende:


- Da aderência entre as superfícies de contacto(quanto maior for a rugosidade maior é o atrito);
- Do peso do corpo que se move(quanto maior for o peso do corpo, maior é a força de atrito);


As forças de atrito podem ser prejudiciais ou úteis, conforme a situação. Por exemplo numa pista de automobilismo, o atrito é prejudicial, pois pode vir a diminuir a rapidez media do movimento dos veículos.


O atrito, pelo contrário, é útil, por exemplo, quando corremos, quando o piso é demasiado escorregadio.







As Leis de Newton.





Já vimos anteriormente como se calcula a resultante de duas forças. Por exemplo, quando um automóvel está estacionado no parque de estacionamento, está também sujeito a duas forças(peso do carro e força exercida pela estrada). Estas duas forças têm a mesma intensidade e direcção, mas sentidos diferentes. Por isso podemos dizer que a força resultante é nula(=0).

A resultante também é nula quando o corpo se encontra em movimento rectilíneo uniforme, pois a aceleração é nula, e o conjunto de forças que actuam no corpo têm resultante nula.

Estes acontecimentos correspondem, então, ao enunciado da Lei da Inércia:

Qualquer corpo permanece em repouso ou movimento retilíneo uniforme se o conjunto de forças nele aplicadas tem resultante nula.

Esta lei foi enunciada primeiramente por Isaac Newton, um físico inglês.


No entanto, sempre que a resultante das forças não é nula, a sua velocidade varia, logo, existe aceleração.



Na imagem acima, podemos concluir que quanto maior é a resultante das forças aplicadas, maior é também a aceleração. Pelo contrário, quanto maior é a massa do corpo, e se a intensidade da força resultante for constante ao longo do tempo, a aceleração diminui.

Logo, para calcular a intensidade da força resultante, recorre-se à expressão 

                                                        


 F - Força Resultante;
 m - massa do corpo;
  a - aceleração média;

Estes acontecimentos correspondem ao enunciado da Lei fundamental da Dinâmica, também enunciada por Newton:

A força resultante do conjunto de forças que actuam num corpo produz nele uma aceleração com a mesma direcção e o mesmo sentido da força resultante,  que é tanto maior quanto maior for a intensidade da força resultante.

Como é obvio, todos os corpos à face da terra estão sujeitos a forças. As forças descrevem a interacção entre dois corpos actuando aos pares. Quando um corpo exerce uma força sobre o outro(acção), o outro também vai exercer uma força com a mesma intensidade e direcção que a outra(reacção). A este par de forças que podem actuar tanto à distância como por contacto chamamos par acção-reacção.


 A situação apresentada permite o reconhecimento da lei ação-reação ou terceira lei de Newton:










Quando dois corpos estão em interacção, à acção de um corpo sobre o outro corresponde sempre uma reacção igual e oposta que o segundo corpo exerce sobre o primeiro.


Agora, alguns exercícios:







08/12/11

Forças








As forças descrevem a interacção entre corpos. Por exemplo, quando chutamos uma bola, pregamos um prego, ou empurramos uma mesa, estamos a aplicar forças nos corpos. Esta interação pode provocar a alteração do estado de repouso ou de movimento de um corpo, a deformação dos corpos e também a alteração do sentido, intensidade e direcção que o corpo leva.


Para caracterizar uma força temos que conhecer o seu valor, a sua direcção, o sentido e o ponto de aplicação.


A unidade SI da intensidade das forças é o newton(N).






Na figura acima temos dois exemplos da resultante de duas forças num corpo. Quando os vectores têm a mesma direcção e mesmo sentido, somam-se os valores dos dois vectores. Se os vectores tiverem direcções iguais, mas sentidos diferentes, subtrai-se o valor do vector com mais intensidade pelo valor do vector com menos intensidade. 

Se os dois vectores tiverem sentido e direcção perpendicular entre si, usamos a regra do paralelogramo:


Usamos, depois, o teorema de Pitágoras para calcular a força resultante.

Trajectória do movimento. Distância e deslocamento.



Para representar o movimento de um corpo de um ponto para outro, é também necessário conhecer os conceitos de trajéctoria(representação do movimento realizado, ao longo do tempo, podendo ser retilíneas ou curvilíneas), distância percorrida(grandeza escalar que corresponde ao comprimento da trajectória de um ponto ao outro(d) e deslocamento(grandeza vectorial que corresponde a uma linha recta que vai desde o ponto A ao ponto B, ou seja, a menor distãncia percorrida possível(delta x).

Para calcular a distância percorrida por unidade de tempo(segundos) podemos usar a fórmula da rapidez média, representada em m/s:



No dia-a-dia, é do senso comum dizer que um carro viaja à velocidade de 100 km/h, por exemplo. Contudo, em física, diz-se que o carro viaja à rapidez média de 100 km/h. Em física, a rapidez média é uma grandeza escalar que corresponde à distância percorrida por unidade de tempo. 

A velocidade instantânea, por seu lado, é uma grandeza vectorial representada pelo vetor velocidade, que tem direcção, sentido, intensidade, e também ponto de aplicação. 

Podemos calcular a velocidade instantanea através da expressão:


Quanto aos tipos de movimento, podemos considerar um movimento:

- Retilíneo uniforme( quando o valor da velocidade se mantém constante);
- Retilíneo variado(uniformemente retardado ou uniformemente acelerado)(quando o valor da velocidade varia, ou seja, diminuindo ou aumentando ao longo do tempo).

O movimento retilíneo uniforme pode ser calculado pela expressão:




No caso do movimento uniformemente variado, faz-se um gráfico velocidade vs tempo, e faz-se o seguinte:


  





A partir do triângulo branco que o gráfico e a recta formam, calcula-se a área desse triângulo, e tem-se a distância percorrida. 

Nos movimentos em que a velocidade varia, existe sempre aceleração.

A aceleração é a grandeza que mostra como varia a velocidade ao longo do tempo. Se o movimento for retilíneo uniforme, a aceleração é nula(=0). Quando o movimento é retilíneo uniformemente acelerado, a velocidade aumenta e a aceleração mede o valor desse aumento ao longo do tempo. Quando é retardado, a aceleração mede o valor da diminuição da velocidade ao longo do tempo.

A aceleração média pode ser calculada através da expressão:




No sistema internacional(SI), a aceleração exprime-se em m/s^2.

Movimento e Repouso


O movimento e o repouso fazem parte do nosso dia-a-dia. Correr, andar, pular, e até dormir, são exemplos de movimento. O movimento corresponde à alteração da posição do corpo ao longo do tempo. Repouso, é simplesmente a ausência da alteração da posição do corpo, ao longo do tempo.


Contudo, movimento e repouso são conceitos relativos, ou seja, depende do referencial desde o qual estamos a observar um corpo. Por exemplo:



































Nestas imagens, o conceito de movimento é relativo. na imagem onde está representado o sol e a terra, a terra encontra-se em movimento em relação ao sol, e este em movimento em relação à terra. Na outra imagem, podemos dizer que o candeeiro, o homem, e a parede se encontram em movimento em relação às pessoas dentro do carro, mas o candeeiro em repouso em relação ao homem.

9º ano

Um ano passou, o 8º ano já lá vai. Agora, no 9º ano de escolaridade, continuarei a publicar informações úteis relativamente à física e à química.

Espero que as informações sejam úteis, como sempre.

13/06/11

8º Ano


Reacções Químicas

As substâncias que nos rodeiam podem ter na sua composição vários constituintes ou não. Esses constituintes podem-se transformar. Chamamos transformações químicas às reacções onde se forma uma nova substância. Por outro lado, chamamos transformação física a uma reacção onde não há formação de novas substâncias.

Por exemplo, podemos simular uma reacção física rasgando uma folha de papel, ou simular uma reacção química queimando-a.

A ocorrência de reacções químicas pode ser detectada atrvés das seguintes obsevações:

  • Alteração de cor
  • Variação da temperatura
  • Alteração do volume
  • Aparecimento ou desaparecimento de um sólido
  • Libertação de um gás

Reacções de Combustão





Este tipo de reacção química é normalmente acompanhado por grandes libertações de luz e de calor, sendo que muitas pessoas designam a combustão por queima.
Neste tipo de reacções formam-se óxidos.
Pode-se traduzir este tipo de reacção com uma equação química, chamando-se substâncias iniciais aos reagentes e produtos de reacção às substâncias finais.

A equação fica então assim:

A + B ---- C + D

ou

Enxofre(sólido) + Oxigénio(gasoso)----Dióxido de enxofre(gasoso)


As reacções de combustão são muito importantes no nosso dia-a-dia, pois permitem-nos cozinhar alimentos, movimentar-nos de um lado para o outro com os meios de transporte e ainda permite às centrais termoeléctricas accionar as pás das turbinas.

Ocorre ainda a Corrosão, um processo de deterioração de materiais, especialmente dos metais em que ocorre uma reacção química juntando o metal ao oxigénio e à água, originando a ferrugem ou óxido de ferro hidratado. Para reduzir a corrosão, já que é muito difícil eliminá-la, recorre-se à pintura ou à cobertura com zinco ou com estanho.

Solubilidade
Uma solução é uma mistura homogénea de duas ou mais substâncias na qual se encontra o solvente no mesmo estado físico da solução, e os solutos.
A quantidade de soluto nunca pode ser maior do que a quantidade de solvente.

A solubilidade dessa solução é a quantidade máxima de soluto que se pode dissolver no solvente, a uma dada temperatura. É geralmente expressa em g de soluto/100g de solvente. Os solutos podem ser considerados pouco solúveis, solúveis ou insolúveis, como vos vou mostrar na tabela a seguir:




Reacções De Precipitação



As reacções de precipitação são reacções químicas que se caracterizam pela formação de um sólido pouco solúvel e uma solução aquosa juntando duas soluções aquosas, sendo que, no final da reacção, o sólido vai precipitar.

Na figura acima, simula-se uma reacção de precipitação na qual se juntam soluções aquosas de nitrato de chumbo e iodeto de potássio para formar o iodeto de chumbo no estado sólido e outra solução aquosa, desta vez de nitrato de potássio.

Pode-se então, fazer uma equação química:

nitrato de chumbo(aq)+iodeto de potássio(aq)-iodeto de chumbo(s)+nitrato de potássio



Este tipo de reacções também tem muita importância na formação de grutas, sobretudo nas grutas calcárias com estalactites e estalagmites.

Como será que se formam estalactites e estalagmites???












É muito simples:


  1. O dióxido de carbono existente no ar dissolve-se na àgua da chuva, formando uma solução àcida de àcido carbónico. 
  2. Quando o àcido carbónico chega ao solo de calcário, reage com o principal constituinte do calcário, o carbonato de cálcio, desgastando-o e formando fendas. Forma-se também o Hidrogenocarbonato de cálcio, como resultado desta reacção.
  3. À medida que a solução aquosa de hidrogenocarbonato de cálcio vai escorrendo pela gruta, vai-se transformando novamente em carbonato de cálcio.
  4. O carbonato de cálcio precipita devido ao facto de ser pouco solúvel em àgua, originando as estalactites.
  5. Das estalactites caem gotas que, ao longo dos anos, vão formando estalagmites, sendo até possível formarem-se colunas.
Estas reacções podem ser traduzidas nas seguintes equações químicas:
                                        
Dióxido de carbono(g)+àgua(l)+carbonato de cálcio(s)---Hidrogenocarbonato de cálcio(aq)

e

Hidrogenocarbonato de cálcio(aq)---dióxido de carbono(g)+àgua(g)+carbonato de cálcio(s)


Soluções ácidas, básicas e neutras













 As Soluções ácidas são soluções com sabor azedo, sendo que alteram a cor de alguns corantes vegetais.Também conduzem a electricidade e reagem com os metais, produzindo oxigénio.










As Soluções básicas ou alcalinas são soluções com o sabor amargo e escorregadias ao tacto. Tal como as soluções àcidas, alteram a cor de alguns corantes vegetais e conduzem também a electricidade.

Existem ainda soluções nem àcidas nem básicas. A essas soluções dão-se o nome de soluções neutras.

Pode-se distinguir o caracter químico de uma solução com indicadores, ou seja , substâncias naturais ou sintécticas que mudam de cor na presença de soluções àcidas, básicas ou neutras respectivamente. Os indicadores usados nas escolas são a tintura azul de tornesol e a fenolftaleína.








O pH

Para saber se uma solução é mais básica ou àcida do que outra, muitas vezes usa-se a escala do pH, como a que vão ver a seguir:







Esta escala é utilizada para medir a acidez de uma solução, que varia de 0 a 14. As soluções àcidas como o suco gástrico e a maioria dos sumos de citrinos encontram-se abaixo de 7, que é o valor das soluções neutras, como por exemplo, a àgua destilada. Acima de 7, encontram-se as soluções básicas, como por exemplo o amoníaco doméstico ou o sabão em pó.

Existem ainda os Indicadores de pH, que servem para medir o pH de uma solução, designados aparelhos medidores de pH.

Entre eles destaca-se o Indicador universal. Embora não meça com rigor o pH de uma solução, é o indicador utilizado nas escolas.



Reacções ácido-base





Este tipo de reacção química, também chamado de reacção de neutralização, é uma reacção onde os reagentes são um àcido e uma base e os produtos da reacção são a àgua e o sal(bicarbonato de sódio, cloreto de sódio, sulfato de potássio...).

É também um tipo de reacção química, muito importante no nosso dia-a-dia, pois ajuda a combater a azia com antiácidos(base+acido) ajuda a curar picadas de vespas com o vinagre(acido+solução alcalina da vespa),e também para se adaptarem solos a diferentes culturas.

Velocidade Das Reacções Químicas:




Até agora estudamos as reacções químicas e agora vamos dar uma vista de olhos à velocidade das mesmas.

Uma reacção química pode ser lenta ou mais rápida, pode durar milhões de anos, como a formação de colunas em grutas calcárias(raríssimo) ou segundos, como por exemplo uma combustão, como se vê na imagem acima.

Pode-se medir a velocidade de uma reacção química recolhendo o produto da reacção numa seringa e medir o seu volume ao longo de um determinado tempo. No entanto, um dos factores importantes para que uma reacção química ocorra e assim se possa medir a sua velocidade depende dos reagentes e das condições em que é realizada. A velocidade das reacções pode ser influenciada por:

  • Luz(essencial para as reacções(fotossíntese), também modifica a sua velocidade.
  • Presença de catalisadores(permite modificar a velocidade de um        reacção, mas não se consome)
  • Concentração de reagentes(quanto maior for a concentração dos reagentes na solução, maior é a velocidade da reacção).
  • A temperatura( Quanto maior for a temperatura de uma reacção, maior é a velocidade).
  • O estado de divisão dos reagentes sólidos(quanto mais divididos se encontrarem os reagentes, maior é a superficie de contacto, logo, maior é a velocidade da reacção.

Na barra de vídeo acima, encontram-se alguns vídeos mostrando experiências em que a velocidade da reacção é alterada por um factor.

Por exemplo, no vídeo em que a velocidade da reacção é alterada pelo efeito da temperatura, têm-se dois tubos de ensaio ligados a um balão cada um, sendo que o tubo de ensaio da esquerda encontra-se a uma temperatura superior do tubo de ensaio da direita. À medida que o tempo passa, vai-se notando que o balão ligado ao tubo de ensaio da esquerda vai enchendo mais depressa, e no final, o balão ligado ao tubo de ensaio a 50ºC rebenta primeiro que o outro balão, ligado a um tubo de ensaio a 0ºC.

Com esta experiência, podemos concluir que, quanto mais "quente" for a reacção química, maior é a sua velocidade.


A matéria:

Todos os corpos que existem são feitos de matéria.
Entre os corpúsculos (pequenas partículas) que constituem a matéria encontram-se os átomos, as moléculas e os iões.

Um átomo é um corpúsculo simples.
As moléculas são conjuntos de átomos interligadós entre si.
Os iões resultam de átomos que perderam ou ganharam cargas negativas.

Eis o aspecto de um átomo:




O átomo acima é constítuido pelo seu núcleo e pela nuvem electrónica. 
No núcleo encontram-se protões(partículas com carga positiva) e neutrões(carga neutra).

Na nuvem electrónica encontram-se electrões(partículas com carga negativa. 

Os átomos podem ser de diferentes elementos químicos, desde o hidrogénio ao oxigénio.

Se quisermos representar um átomo, por exemplo, de oxigénio, escreve-se somente o símbolo do oxigénio:O

Eis algumas representações de símbolos químicos:

- Hidrogénio: H
- Dez átomos de hidrogénio separados: 10 H

- Cálcio: Ca
- Cinco átomos de cálcio separados: 5 Ca

- Cloro: Cl
- Nove átomos de cloro separados: 9 Cl


As moléculas têm um aspecto diferente. Eis alguns exemplos de moléculas:




Molécula de oxigénio                                         

                                                                                                                                                                Molécula da àgua 
Molécula do cloro




As moléculas de oxigénio e de cloro são diatómicas e elementares, ou seja, são moléculas constituídas por dois átomos do mesmo elemento químico.

Já a molécula de àgua é triatómica e composta, ou seja, e constítuida por dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio (três ao todo) e é constituída por dois tipos de elemento químico diferentes.

Para se representar uma molécula simbolicamente, escreve-se o símbolo do elemento químico e o número de átomos à frente do símbolo a pequeno.

Ex: Hidrogénio: H2; Àgua: H2O; Oxigénio: O2.


Os átomos têm carga neutra, têm o mesmo número de protões e electrões.

Quando se perde um electrão, o átomo fica com carga eléctrica positiva: passa a ser substância iónica, um ião com carga positiva (catião).

Se o átomo ganhar um electrão, passa a ser um ião negativo (anião).


Eis alguns exemplos de representações simbólicas de iões:


Ião Zinco-Zn2+ - Duas cargas positivas 
Ião Alumínio-Al3+ - Três cargas positivas
Ião Dicromato-Cr2O7 2- - Duas cargas Negativas


Para se escrever a fórmula química de uma substância iónica, representa-se primeiro o ião positivo, depois o negativo.


Ex: Nitrato de cálcio=Ião Cálcio (Ca2+)+Ião Nitrato(NO3-(uma carga negativa))
= Ca(NO3)2.




Teoria Cinético-Corpuscular:


De acordo com a teoria cinético-corpuscular, toda a matéria é constítuida por partículas minúsculas a que chamamos corpúsculos, entre as quais existem espaços vazios.


Estes corpúsculos encontram-se em constante movimento, sendo que o seu grau de agitação e as suas forças de coesão variam com a temperatura.


No estado sólido, os
corpúsculos encontram-se muito bem organizados, as forças de coesão são muito fortes, os espaços vazios são praticamente inexistemtes e a agitação é quase nula

No estado líquido, os corpúsculos já não estão tão bem organizados, as forças de coesão já vão ficando mais fracas, há mais espaços vazios, e há maior agitação.


No estado gasoso, as forças de coesão são muito fracas, há muita agitação, não há organização, e os espaços são muito grandes.

Equações Químicas e Lei de Lavoisier:



A lei de Lavoisier é utilizada em equações químicas e diz-nos que a massa total dos reagentes é igual à massa total dos produtos de reacção num sistema fechado.

Eis um exemplo de um esquema químico(esquema que traduz uma reacção química):

          H2+O2----------H2O

No entanto, este esquema químico não respeita a lei de Lavoisier, pois 2 átomos de hidrogénio e 2 átomos de hidrogénio é diferente de 2 átomos de hidrogénio e 1 de oxigénio. Vamos usar, pois, coeficientes estequiométricos, que nos permitem acertar a equação química.

          2H2+O2-------------2H2O - Respeita a lei de lavoisier.


Energia:




















Actualmente é difícil definir energia, porém pode-se considerar a energia como uma grandeza física associada a materiais, podendo ser transferível entre corpos, sendo a unidade de energia do sistema Internacional o joule(j).

Quando falamos em energia, não falamos de força, pois quando se exerce força num peso, não o levantamos, pois não há transferência de energia.

Actualmente, a energia pode se manifestar de diferentes maneiras:

- Energia Eléctrica - Energia associada às correntes eléctricas.
- Energia Mecânica - Energia associada ao movimento.
- Energia Sonora - Energia associada aos sons.
- Energia Térmica - Energia associada ao aquecimento dos corpos.
- Energia química - Energia associada ao conteudo energético dos corpos como alimentos.
- Energia Radiante - Energia associada às radiações.


As suas fontes podem-se classificar em primárias ou secundárias.
As fontes primárias de energia são recursos naturais que podem ser utilizados como fontes de energia.
As fontes secundárias de energia são obtidas a partir das fontes primárias de energia (Ex: Electricidade(obtida da energia solar ou hídrica).

As fontes primárias de energia podem ainda classificar-se como renováveis ou não-renováveis.

Entre as fontes renováveis de energia, podemos mencionar:

- A energia Solar - Energia proveniente do sol, captada por painéis fotovoltaicos;
- A energia Eólica - Energia captada do vento por aerogeradores;
- A energia das ondas e marés - Energia captada das ondas;
- A energia Hídrica - Energia captada dos cursos de água por uma central hidroeléctrica;
- A energia geotérmica - Energia captada do interior da terra por uma central geotérmica;
- A energia da Biomassa - Captada da matéria vegetal;
- A energia do Biogás.

Das fontes nã-renováveis de energia, destacam-se:

- Energia Nuclear - Energia radioactiva captada por uma central nuclear;
- Energia dos combustíveis fósseis(Ex: petróleo, gás natural)


Actualmente, a energia encontra-se como energia cinética ou energia potencial.


A energia cinética está relacionada com o movimento dos corpos e pode ser calculada com a seguinte fórmula:



Com a análise detalhada desta expressão pode-se concluir que a energia cinética de um corpo é tanto maior quanto maior for a sua massa e a sua velocidade.

Já a energia potencial encontra-se armazenada nos corpos e manifesta-se de três maneiras:

- Energia Potencial Química - Energia armazenada nos alimentos, por exemplo.
- Energia Potencial Elástica - Energia armazenada num elástico esticado, por exemplo.
- Energia Potencial Gravítica - Energia armazenada num corpo afastado da superfície da Terra, já que a energia potencial gravítica de um corpo à superfície da Terra é nula. Pode-se calcular a energia potencial gravítica de um corpo Com a seguinte fórmula:~

                                 Epg = 10 x m x h

Com esta expressão concluimos que quanto mais afastados da superfície da Terra estamos e quanto mais pesamos, mais energia potencial gravítica possuimos.

Transferências de Energia:

Como já referi acima, a energia transfere-se entre corpos.
Na imagem abaixo, temos um óptimo exemplo de transferências de energia entre corpos:




De acordo com a imagem acima, e de acordo com a experiência que realizámos na aula, o corpo quente (A) vai transferindo energia sob a forma de calor para o corpo de menor temperatura (B), até aos corpos ficarem à mesma temperatura e ocorrer um equilíbrio térmico.



As transferências de energia ocorrem quando a energia passa de um sistema para o outro.

Transformações de Energia:



As transformações de energia ocorrem quando uma energia se converte  noutra.

Ex: Ao esticar um elástico, converte-se energia cinética em energia potencial elástica; Num automóvel a energia química é transformada em energia mecânica, térmica e também sonora.

A imagem acima mostra-nos a transformação da energia eléctrica em energia luminosa e térmica.

Temperatura e Calor:




No nosso dia-a-dia, as pessoas caem frequentemente no erro de confundir temperatura com calor. Não é a mesma coisa!

A temperatura é uma propriedade física relacionada com a energia cinética dos corpúsculos que constituem o corpo. Para a medir utiliza-se um termómetro(de mercúrio ou digital).

O calor é uma medida da energia térmica transferida entre dois sistemmas a temperaturas diferentes. Só existe quando existe também uma diferença de temperatura entre dois corpos.

Princípio da conservação de energia:





Quando ocorre uma transferência de energia a fonte fornece energia ao receptor, que apenas utiliza uma parte dela, a energia útil. A outra parte da energia, a energia dissipada, não é utilizada.

De acordo com este princípio, a energia não se cria nem se destrói, mas sim transforma-se e transfere-se, conservando a energia total do universo.

A fórmula acima diz-nos que a energia fornecida pela fonte é igual à soma da energia útil com a energia dissipada.

Processos de transferência de energia como calor:


Existem dois processos de transferência de energia como calor:


 

- A condução, um processo em que as partículas entram directamente em contacto com a fonte de calor, agitando-se mais, adquirindo energia cinética que vai sendo transferida partícula a partícula. Este processo é mais significativo quando existem bons condutores térmicos(Ex: Metal)
A madeira é um exemplo de um mau condutor térmico, já que as partículas se encontram mais afastadas umas das outras.


- A convecção é um processo que ocorre com líquidos e com gases. Por exemplo, numa panela com água a ferver, a água aquece, torna-se menos densa e sobe, tornando-se depois menos densa, descendo.
Este processo é acompanhado de transporte de matéria.


O Som:
















Os sons podem ser produzidos por diversas fontes sonoras, do cacarejar das galinhas até ao som das grandes explosões.
Os sons são produzidos por pequenas perturbações ou vibrações de partículas, que por sua vez, precisam de um meio material para se propagarem, no caso dos sons.


As Ondas:












As ondas são perturbações onde há transferência de energia de um ponto a outro, não havendo transporte de matéria.
Por exemplo, se atirarmos uma pedra à água, verificamos que se formam ondas no ponto onde a pedra caiu, e que estas se propagam.

Existem muitos tipos de ondas: ondas luminosas, ondas sonoras, ondas sísmicas.....

No entanto, podem-se classificar as ondas quanto à maneira como se propagam(mecânicas ou electromagnéticas) e quanto à relação entre a direcção de vibração e direcção de propagação(longitudinais ou transversais).

As ondas mecânicas necessitam de um meio material para se propagarem, não se propagam no vazio. Como já referi, as ondas sonoras são um exemplo de onda mecânica.
As ondas electromagnéticas não necessitam de um meio material para se propagarem, ou seja, propagam-se no vazio. As ondas luminosas são um exemplo de onda electromagnética, o que explica porque é que a luz das estrelas chega até nós.

Já as ondas longitudinais fazem parte da outra classificação de ondas, e  caracterizam-se pela direcção da vibração coincidir com a direcção da propagação da onda. A onda sonora é um exemplo de onda longitudinal.

As ondas transversais caracterizam-se pela direcção da propagação ser perpendicular à direcção da vibração. A onda luminosa é um exemplo de onda transversal.









Na imagem acima, temos uma representação de uma onda periódica.

As cristas correspondem às zonas de commpressão das partículas e os vales correspondem às zonas de rarefacção de partículas.

A amplitude corresponde à distância máxima da elongação e exprime-se em metros, a unidade de base do Sistema Internacional. O comprimento de onda é a distância mínima entre dois pontos na mesma fase e também se exprime em metros.

A frequência da onda(f) corresponde ao número de ciclos que se completam num segundo. Normalmente, no sistema internacional, expressa-se em Hertz(Hz).

O período é inversamente propocional à frequência, e corresponde ao tempo necessário para se completar um ciclo. É representado pela letra T.


As propriedades do Som:

Os sons têm algumas características que permitem distingui-los:

- A altura do som: permite classificar os sons em agudos ou graves e depende da frequência da onda(Quanto maior é a altura, maior é a frequência).

- A intensidade do som: permite classificar os sons em fortes ou fracos e depende da amplitude da onda( Quanto maior for a amplitude da onda, mais forte é o som)

- O Timbre(propriedade do som que permite distinguir sons com a mesma altura e intensidade, mas vindos de fontes sonoras diferentes. Por exemplo, pode-se distinguir o lá da viola e o lá do piano).

O som tem diferentes velocidades de propagação, dependendo dos meios em que se encontra.

O valor da velocidade de propagação do som(quando a onda é periódica) em qualquer meio pode ser calculado através da seguinte expressão:

  
Ou seja, a velocidade de propagação é igual ao quociente do comprimento da onda com o período.


Fenómenos do Som:
Existem vários fenómenos do som.

A reflexão é um fenómeno ondulatório do som, que ocorre quando a onda é obrigada a mudar de direcção quando encontra uma superfície opaca, sendo reflectida de volta.
Uma das consequências da reflexão do som é o eco, que consiste em ouvir nitidamente um som que foi ouvido antes e que foi reflectido por uma superfície opaca, quando se está a 17 metros ou a mais do obstáculo.

Quando se está a menos de 17 metros do obstáculo, ocorre a reverberação, um fenómeno que consiste na sensação de prolongamento do som original.
A refracção do som é um fenómeno que ocorre quando a velocidade de propagação do som sofre alterações, como por exemplo mudança de direcção da propagação.

A ressonância é um fenómeno do som que origina um aumento da intensidade do som. A ressonância pode ser utilizada para amplificar sons.

Há também materiais chamados isolantes, como a lã, esferovite e a cortiça que absorvem o som. Origina-se assim o fenómeno de absorção.


A Luz:



A luz propaga-se em linha recta e em todas as direcções, sendo cada uma dessas direcções rectilíneas e designadas de raios luminosos.

Os materiais podem-se classificar em opacos(não deixam passar a luz), transparentes(deixam passar a luz), e translúcidos(deixam passar uma parte da luz), quanto à maneira como são atravessados pela luz.
Na terra, o sol é a fonte natural de luz. As lâmpadas ou velas são fontes artificiais de luz. Todos os corpos que têm luz própria são corpos luminosos(ex: estrelas), os corpos que não possuem luz própria são corpos iluminados(ex:pedra)

Para vermos um objecto, temos de ter em atenção três aspectos que constituem o triângulo da visão: a fonte luminosa, o objecto e o detector(olhos).

Reflexão da Luz:


A reflexão da luz é a mudança de sentido que ocorre quando os raios luminosos encontram um obstáculo. Nas superfícies polidas, como numa mesa de mármore, ocorre a reflexão regular da luz:

Nas superfícies rugosas e irregulares, como na superfície do mar, ocorre a reflexão difusa da luz ou difusão da luz:


As leis da reflexão da luz dizem-nos que:

- O raio incidente, o raio reflectido e o normal encontram-se no mesmo plano;

- Os ângulos de incidência e de reflexão são iguais(têm a mesma amplitude).



 Na imagem acima, encontra-se representada a reflexão da luz, na qual o raio luminoso incidente incide sobre a súperficie plana (neste caso, um espelho), sendo depois reflectido sob a forma de raio luminoso reflectido.
A normal é a linha imaginária perpendicular à superfície que depois vai formar os ângulos de incidência e reflexão com os respectivos raios (luminosos e reflectidos).


Refracção da luz:


A refracção da luz é um fenómeno da luz que ocorre quando, ao passar de um meio óptico para outro, a velocidade de propagação da luz sofre alterações, geralmente quanto à direcção.




Na imagem acima, o raio luminoso sofreu refracção da luz, ao passar de um meio óptico para outro (ar----àgua). O raio incidente, quando passou para o meio àgua, passou a ser raio refractado. A normal (linha imaginária explicada na reflexão da luz) vai formar ângulos de incidência e de refracção com os respectivos raios luminosos. 

Quando a luz passa de um meio óptico para outro, no qual a velocidade de propagação é maior, o raio refractado afasta-se do normal. Como consequência disso, há um ângulo limite para o qual o ângulo de refracção é 90º. Se o ângulo de incidência for superior ao ângulo limite, ocorrerá um fenómeno chamado reflexão total da luz(imagem abaixo).



Espectro da luz branca e Arco-Íris:


As fontes luminosas emitem, geralmente, um feixe de luz branca constituído por mais de uma radiação.

Este, ao passar do ar para o interior de um meio transparente, sofre a refracção da luz, refracta-se, e as suas radiações, como têm características diferentes, separam-se, movendo-se a velocidades de propagação diferentes. Forma-se então uma banda com sete cores(vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta). Este fenómeno designa-se por dispersão da luz branca(imagem abaixo)




Ao emergir novamente deste meio para o ar, as radiações voltam a refractar-se e a sofrer desvios, tornando possível distinguir as cores constituintes da luz branca.

Estas cores formam o chamado espectro de luz branca ou visível.

O arco-íris é um fenómeno que surge quando há a dispersão da luz branca(outro fenómeno referido acima) nas goras de água.
Espelhos Esféricos:
Os esplhos esféricos podem ser côncavos, nos quais a superfície polida é a parte interior da superfície esférica, ou convexos, nos quais a superfície polida é a parte exterior da superfície esférica.




Nos espelhos convexos, os raios incidentes paralelos ao eixo principal, quando são reflectidos, divergem. Os prolongamentos dos raios reflectidos encontram-se todos num só ponto, no foco principal do espelho.

Este foco é um foco virtual, porque o foco não pode ser projectado, formando-se um prolongamento dos raios reflectidos por trás do espelho.


 
 
Nos espelhos côncavos, os raios incidentes paralelos ao eixo principal, quando são reflectidos, convergem todos para o foco principal do espelho.

Este foco é um foco real, pois pode ser projectado num alvo. Forma-se a intersecção dos raios reflectidos à frente do espelho.