Grade 9
  1. Mecânica  1.1. Movimento  1.1.1. Tipos de movimento  1.1.2. Distância e deslocamento  1.1.3. Velocidade e Velocidade  1.1.4. Aceleração  1.1.5. Representação gráfica do movimento  1.1.6. Equações do movimento  1.1.7. Movimento uniforme e não uniforme  1.1.8. Queda livre e aceleração devido à gravidade  1.1.9. Velocidade relativa  1.1.10. Movimento circular  1.2. Leis da força e movimento  1.2.1. O conceito de força  1.2.2. A primeira lei do movimento de Newton  1.2.3. Segunda lei do movimento de Newton  1.2.4. Terceira Lei de Newton do Movimento  1.2.5. Inércia e tipos de inércia  1.2.6. Movimento  1.2.7. Conservação do momento  1.2.8. Aplicação das leis de Newton na vida cotidiana  1.2.9. Tipos de Forças (Contato e Não Contato)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Força Gravicional  1.3.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.3.2. Importância da Força Gravitacional  1.3.3. Aceleração devido à gravidade  1.3.4. Queda livre e ausência de peso  1.3.5. Massa e peso  1.3.6. Variação de g com altura e profundidade  1.3.7. Leis do movimento planetário de Kepler  1.3.8. Satélites e suas órbitas  1.4. Trabalho, Energia e Potência  1.4.1. Conceito de trabalho  1.4.2. Ações positivas e negativas  1.4.3. Trabalho realizado por força constante e variável  1.4.4. Energia e suas formas  1.4.5. Kinetic energy and potential energy  1.4.6. Lei da conservação de energia  1.4.8. Unidade comercial de energia  1.4.9. Teorema Trabalho-Energia  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Mechanical advantage  1.5.3. Eficiência das máquinas  1.5.4. Alavancas e seus tipos  1.5.5. Polias e Planos Inclinados  1.5.6. Engrenagens e seus usos
  2. Propriedades da matéria  2.1. Estados da matéria  2.1.1. Sólidos, líquidos e gases  2.1.2. Propriedades dos diferentes estados da matéria  2.1.3. Mudança no estado da matéria  2.1.4. Plasma e Condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidade e pressão  2.2.1. Conceito de densidade e densidade relativa  2.2.2. Pressão em sólidos, líquidos e gases  2.2.3. Lei de Pascal e suas Aplicações  2.2.4. Pressão atmosférica e suas variações  2.2.5. Tensão superficial e capilaridade  2.3. Flutuabilidade e o princípio de Arquimedes  2.3.1. Força de flutuabilidade  2.3.2. Princípio de Arquimedes  2.3.3. Aplicações do Princípio de Arquimedes  2.3.4. Objetos flutuantes e afundantes  2.3.5. Teoria da Flotação e Princípio de Arquimedes
  3. Calor e Termodinâmica  3.1. Temperatura e calor  3.1.1. Conceito de calor e temperatura  3.1.2. Medição de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferência de calor  3.2.1. Condução de calor  3.2.2. Convecção de calor  3.2.3. radiação de calor  3.2.4. Aplicações da transferência de calor  3.2.5. Condutividade térmica  3.3. Expansão térmica  3.3.1. Expansão de sólidos, líquidos e gases  3.3.2. Expansão anômala da água  3.3.3. Aplicações da Expansão Térmica  3.4. Capacidade calorífica específica e calor latente  3.4.1. Conceito de capacidade calorífica específica  3.4.2. Medição e aplicações do calor específico  3.4.3. Calor latente de fusão e vaporização  3.4.4. Motores Térmicos e Eficiência
  4. Ondas e som  4.1. Ondas e seus tipos  4.1.1. Ondas mecânicas e eletromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinais e Transversais  4.1.3. Propriedades das Ondas  4.1.4. Comprimento de onda, frequência e velocidade da onda  4.1.5. Superposição de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Natureza e transmissão do som  4.2.2. Velocidade do som em diferentes meios  4.2.3. Reflexão do som e eco  4.2.4. Sonar e ultrassom  4.2.5. Ressonância e pulsação  4.3. Características do som  4.3.1. Intensidade, volume e qualidade do som  4.3.2. Efeito Doppler no som
  5. Iluminação e Óptica  5.1. Reflexão da luz  5.1.1. Leis da reflexão  5.1.2. Reflexão em um espelho plano  5.1.3. Reflexão em um espelho esférico  5.1.4. Formação de imagem por espelhos côncavos e convexos  5.1.5. Aplicações da Reflexão  5.2. Refração da luz  5.2.1. Leis da refração  5.2.2. Índice de refração  5.2.3. Refração através de uma placa de vidro  5.2.4. Refração na água e no ar  5.2.5. Lentes e seus tipos  5.2.6. Formação de imagens por lentes convexas e côncavas  5.2.7. Reflexão interna total e suas aplicações  5.3. Dispersão e espalhamento de luz  5.3.1. Espectro da luz branca  5.3.2. Prismas e Dispersão  5.3.3. Efeito Tyndall e céu azul
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Carga elétrica e eletricidade estática  6.1.1. O conceito de carga elétrica  6.1.2. Carregamento por fricção, contato e indução  6.1.3. Eletroscópio e seu funcionamento  6.2. Corrente Elétrica  6.2.1. O conceito de corrente elétrica  6.2.2. Lei de Ohm e Resistência  6.2.3. Fatores que afetam a resistência  6.2.4. Circuitos em Série e Paralelo  6.2.5. Efeito térmico da corrente elétrica  6.2.6. Potência e energia elétrica  6.3. Magnetismo  6.3.1. Ímãs naturais e artificiais  6.3.2. Propriedades dos ímãs  6.3.3. Magnetismo da Terra  6.3.4. Campo magnético e linhas de campo  6.3.5. Eletroímãs e suas aplicações
  7. Física Moderna  7.1. estrutura do átomo  7.1.1. Estrutura Atômica e Partículas Subatômicas  7.1.2. Elétrons, Prótons e Nêutrons  7.1.3. Modelo de Rutherford e Bohr  7.2. Radioatividade  7.2.1. Tipos de emissões radioativas  7.2.2. Meia-vida e decaimento radioativo  7.2.3. Usos e perigos da radioatividade
  8. Ciência espacial e astronomia  8.1. O universo e seus componentes  8.1.1. Estrelas e galáxias  8.1.2. Planetas e Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturais e artificiais  8.2.2. Uso de satélites

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Natureza e transmissão do som


O som é uma parte importante de nossas vidas diárias. Usamos o som para nos comunicar uns com os outros, ouvir música e até obter informações sobre nosso entorno através de seus vários sinais. Mas o que exatamente é o som? Como ele se desloca de um lugar para outro? Nesta lição, exploraremos a natureza do som e como ele é transmitido através de vários meios.

O que é som?

O som é um tipo de energia que é produzida quando um objeto vibra. Quando um objeto vibra, ele cria ondas que viajam através de um meio como ar, água ou sólidos. Essas ondas são chamadas de ondas sonoras, e elas levam o som da fonte aos nossos ouvidos.

Imagine que você está em um concerto e o guitarrista toca as cordas. As cordas começam a vibrar. Essas vibrações fazem com que as moléculas de ar ao redor das cordas vibrem também. Essas moléculas vibrantes colidem com suas moléculas vizinhas, e as vibrações se propagam para fora na forma de ondas.

Natureza das ondas sonoras

As ondas sonoras são ondas longitudinais, o que significa que as vibrações ocorrem na mesma direção em que a onda está viajando. Para entender melhor isso, vamos comparar as ondas sonoras com as ondas na água.

Quando uma pedra é jogada em um lago, ela cria ondas que se movem pela superfície da água. Essas são ondas transversais, onde o movimento da água é perpendicular (em ângulo reto) à direção da onda. No entanto, as ondas sonoras não funcionam exatamente dessa forma.

Nas ondas sonoras, o movimento é paralelo à direção da onda. Você pode imaginar isso como um brinquedo de mola. Se você estender uma mola em uma mesa e empurrar uma extremidade, verá as espirais se moverem para frente e para trás ao longo do comprimento da mola, criando regiões onde as espirais estão próximas umas das outras e regiões onde estão distantes umas das outras.

No diagrama acima, as ondas sonoras são mostradas como círculos se movendo ao longo de uma linha. Os círculos azuis representam regiões onde as moléculas estão mais próximas, chamadas compressão. Os espaços entre eles onde as moléculas estão mais espalhadas são chamados rarefações.

Propriedades das ondas sonoras

As ondas sonoras têm várias propriedades importantes que afetam a audição:

  • Comprimento de onda: É a distância entre duas compressões ou rarefações sucessivas. Em uma mola, seria a distância entre as espirais no estado comprimido.
  • Frequência: É o número de ondas passando por um ponto dado em um segundo. É medida em Hertz (Hz). Alta frequência significa som agudo, como um apito. Baixa frequência significa som grave, como um tambor.
  • Amplitude: É a extensão máxima da vibração ou oscilação, medida a partir da posição de equilíbrio. Praticamente, a amplitude está relacionada a quão alto é o som. Maior amplitude significa som mais alto.
  • Velocidade: Refere-se à velocidade da onda através do meio. O som viaja a cerca de 343 metros por segundo no ar à temperatura ambiente.

As propriedades das ondas sonoras podem ser expressas em fórmulas. A fórmula para a velocidade do som é dada como:

v = f × λ

Onde:

  • v é a velocidade do som,
  • f é a frequência, e
  • λ (lambda) é o comprimento de onda.

Transmissão do som

O som precisa de um meio para viajar, e pode se propagar através de gases, líquidos e sólidos. No entanto, ele não pode viajar através de um vácuo porque não há partículas para carregar as vibrações.

Vamos analisar a propagação do som através de diferentes meios:

Som no ar

O ar é o meio usual através do qual experimentamos o som. À medida que as ondas sonoras viajam, elas movem moléculas de ar, criando compressões e rarefações. Você pode ver as moléculas como uma série de segmentos agrupados e espaçados, transferindo energia através de colisões entre moléculas.

Som na água

O som viaja mais rápido na água do que no ar. Isso porque as moléculas de água estão mais próximas do que as moléculas de ar. Se você já falou debaixo d'água ou ouviu o movimento da água, sabe que o som é transmitido mais facilmente.

Som em sólidos

O som viaja ainda mais rápido em sólidos devido à compacidade das partículas. Considere como o som pode viajar facilmente através das paredes de um prédio - ou como as vibrações de um trem podem ser sentidas através dos trilhos.

Em geral, o som viaja mais rápido em sólidos, mais devagar em líquidos e mais devagar em gases. A velocidade do som em diferentes meios pode ser resumida da seguinte forma:

Velocidade em sólidos > Velocidade em líquidos > Velocidade em gases

Exemplos de transmissão de som

Para entender a transmissão de som em um contexto prático, vamos considerar alguns exemplos:

Som em um instrumento de cordas

Quando você toca uma corda de guitarra, as vibrações das cordas criam ondas sonoras no ar. Essas vibrações ressoam com nossa capacidade de audição, produzindo música ou som.

As duas linhas cinzas mostram a corda vibrando para frente e para trás, produzindo padrões de ondas sonoras em ambos os lados. A linha preta sólida mostra seu estado de repouso.

Som em um tubo oco

Se você falar em uma extremidade de um tubo oco, as ondas sonoras que você cria viajam através do tubo, fazendo com que as partículas dentro dele vibrem. O nível do som aumenta à medida que viaja pelo tubo porque menos ondas são perdidas para o ambiente externo.

Reflexão, refração e difração do som

Além de passar através de diferentes meios, as ondas sonoras também podem refletir, refratar e difratar em diferentes circunstâncias.

Reflexão

Quando as ondas sonoras atingem uma superfície dura, elas podem ricochetear. Este é o princípio por trás do eco. Você pode experimentá-lo em um grande salão vazio ou vale, onde sua voz volta poucos momentos depois de você falar.

Refração

A refração ocorre quando as ondas sonoras viajam de um meio para outro, mudando sua velocidade e direção. Isso pode acontecer em um dia quente, quando o ar perto do chão está mais quente do que o ar acima, fazendo com que as ondas sonoras se dobrem e viajem mais longe.

Difração

A difração envolve as ondas sonoras se curvando em torno de obstáculos ou através de buracos. É por isso que você pode ouvir alguém falando mesmo se você estiver em um canto.

Aplicações e implicações da transmissão de som

Entender a natureza e a propagação do som tem muitas aplicações. Aqui estão algumas áreas principais:

  • Comunicação: Desde a fala e a audição simples até dispositivos avançados como telefones, rádios e alarmes, o som é essencial para a transmissão de informações.
  • Médico: Técnicas como o ultrassom usam ondas sonoras para criar imagens do interior do corpo. É uma ferramenta poderosa em exames pré-natais e no diagnóstico de condições de saúde.
  • Música e entretenimento: Instrumentos e sistemas de som dependem da física do som para criar e aprimorar a música.
  • Ambiente e navegação: Animais como morcegos e golfinhos usam a ecolocalização para se orientar. Navios usam sonar para detectar outros objetos debaixo d'água.

Conclusão

O som é um tipo fascinante de energia que depende das vibrações de onda para viajar através de vários meios. Ao entender as propriedades e comportamentos fundamentais do som, adquirimos uma visão sobre fenômenos tanto naturais quanto tecnológicos. Seja na comunicação, na medicina ou no entretenimento, o papel do som e suas ondas é integral à nossa experiência do mundo.


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