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

Grade 9 → Ondas e som ↓


Ondas sonoras


O som é um conceito fascinante na física que afeta nossas vidas diárias de uma forma que muitas vezes negligenciamos. Quando falamos, ouvimos música ou escutamos um pássaro cantando, experimentamos ondas sonoras. Mas o que exatamente são ondas sonoras?

O que são ondas sonoras?

Ondas sonoras são um tipo de onda mecânica. Ondas mecânicas são perturbações que viajam através de um meio (como ar, água ou um sólido). No caso do som, a perturbação é uma vibração que faz com que as moléculas do ar se movam para frente e para trás, criando ondas que viajam até nossos ouvidos.

Conceitos básicos de ondas mecânicas

Para entender melhor como funcionam as ondas sonoras, vamos primeiro aprender o que são ondas mecânicas:

  • Ondas mecânicas precisam de um meio para viajar. Sem um meio (como no vácuo), o som não pode viajar.
  • Ondas mecânicas são produzidas por uma fonte vibrante. Por exemplo, uma corda de guitarra vibra para produzir ondas sonoras.
  • Essas ondas transportam energia de um lugar para outro. A energia passa através do meio fazendo com que as moléculas dentro dele vibrem.

Tipos de ondas mecânicas

Ondas mecânicas podem ser classificadas em dois tipos principais:

  • Ondas Transversais: Nas ondas transversais, as partículas do meio se movem perpendicularmente à direção de propagação da onda. Um exemplo disso são as ondas de luz, onde os campos elétrico e magnético oscilam perpendicularmente à direção de viagem da onda.
  • Ondas Longitudinais: Nas ondas longitudinais, as partículas do meio se movem paralelamente à direção de propagação da onda. Ondas sonoras são um exemplo perfeito de ondas longitudinais.
+-------------------+     +------------------+     +------------------+
|   Compressão     |------|   Rarefação      |------|   Compressão     |
+-------------------+     +------------------+     +------------------+
    (Denso)               (Espalhado)              (Denso)

A ilustração acima mostra o padrão de uma onda longitudinal, onde regiões de compressão (alta pressão) e rarefação (baixa pressão) se alternam enquanto a onda viaja através do corpo.

Propriedades das ondas sonoras

As ondas sonoras possuem várias propriedades importantes que afetam a maneira como percebemos o som. Vamos dar uma olhada nessas propriedades:

1. Frequência

Frequência é o número de ondas completas que passam por um ponto em um segundo. É medida em hertz (Hz). A frequência determina a altura do som. Uma onda sonora de alta frequência tem um tom alto (como um apito), enquanto uma onda de baixa frequência tem um tom baixo (como um tambor).

Exemplo:

Se a frequência de uma onda sonora é 440 Hz, isso significa que 440 ondas passam por um ponto a cada segundo. Esta é a frequência da nota lá acima de dó médio no piano.

2. Comprimento de onda

O comprimento de onda é a distância entre pontos sucessivos de uma onda que estão em fase, como de uma compressão para a próxima. É geralmente medido em metros.

Comprimento de onda (λ) = Velocidade (v) / Frequência (f)

3. Amplitude

A amplitude refere-se à altura da onda acima de sua posição de repouso. Está relacionada ao volume do som: uma onda com maior amplitude soa mais alto.

Exemplo:

As ondas sonoras em um show de rock podem ter alta amplitude, fazendo o som muito mais alto do que um sussurro suave em uma biblioteca.

4. Movimento

A velocidade do som depende do meio pelo qual viaja. A velocidade do som no ar à temperatura ambiente é de cerca de 343 metros por segundo.

Velocidade do som (v) = Frequência (f) x Comprimento de onda (λ)

O som viaja mais rápido em sólidos do que em líquidos, e mais rápido em líquidos do que em gases. Por exemplo, o som viaja a cerca de 1500 metros por segundo na água e cerca de 5000 metros por segundo no aço.

Como ouvimos o som?

Ouvir envolve o ouvido detectando ondas sonoras e convertendo-as em sinais que o cérebro pode entender.

Orelha

A orelha humana consiste em três partes principais:

  • Ouvido externo: Inclui o tímpano e o canal auditivo, que ajudam a coletar ondas sonoras e conduzi-las em direção ao tímpano.
  • Ouvido médio: Inclui o tímpano e três pequenos ossos (ossículos) chamados martelo, bigorna e estribo. Essas estruturas ampliam as vibrações do tímpano.
  • Ouvido interno: A cóclea localizada no ouvido interno converte essas vibrações mecânicas em sinais elétricos, que são então enviados ao cérebro via nervo auditivo.

Aplicações das ondas sonoras

As ondas sonoras são utilizadas em muitas aplicações em nossas vidas diárias e na tecnologia. Aqui estão alguns exemplos:

1. Música e comunicação

Ondas sonoras são a base de toda comunicação de áudio, desde conversas até tocar instrumentos. Músicos criam padrões específicos de ondas sonoras com instrumentos, que são então percebidos como música.

2. Imagem médica

O ultrassom utiliza ondas sonoras de alta frequência para gerar imagens do interior do corpo. Esta técnica é comumente usada na ultrassonografia para verificar a saúde do feto.

3. Ecolocalização

Alguns animais, como morcegos e golfinhos, usam a ecolocalização para se orientar e caçar. Eles emitem ondas sonoras que refletem em objetos, permitindo-lhes "ver" seu ambiente usando o som.

Compreendendo a natureza das ondas sonoras

As ondas sonoras são incrivelmente versáteis e exibem comportamentos interessantes ao interagir com diferentes ambientes.

Reflexões e ecos

Quando as ondas sonoras atingem uma superfície, podem retornar. Isso é chamado de reflexão. Se a onda sonora refletida voltar para o ouvido do ouvinte, pode ser ouvida como um eco.

Exemplo:

Gritar em um cânion e ouvir sua voz de volta é uma experiência de eco. Esta é a reflexão das ondas sonoras em ação.

Refração

A refração ocorre quando ondas sonoras mudam de velocidade e direção ao passar de um meio para outro. Isso pode acontecer quando o som viaja do ar para a água.

Difração

A difração envolve ondas sonoras contornando obstáculos ou se espalhando após passar por um espaço aberto. Imagine a música tocando em outra sala - você ainda pode ouvi-la porque as ondas sonoras se dobram em torno das bordas da porta.

Conclusão

As ondas sonoras são fundamentais para a maneira como experimentamos o mundo. Elas permitem a comunicação, proporcionam entretenimento através da música e são importantes em várias aplicações tecnológicas, como imagens médicas e navegação. Compreender as propriedades e o comportamento das ondas sonoras melhora nossa capacidade de usá-las efetivamente e apreciar a ciência por trás de seu uso diário.


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