Ressonância

Ressonância

Em física, ressonância é a tendência de um sistema a oscilar em máxima amplitude em certas frequências, conhecido como 'frequências ressonantes'. Nessas frequências, até mesmo forças periódicas pequenas podem produzir vibrações de grande amplitude, pois o sistema armazena energia vibracional. Quando o amortecimento é pequeno, a frequência de ressonância é aproximadamente igual a frequência natural do sistema, o que é a frequência de vibrações livres. O fenômeno da ressonância ocorre com todos os tipos de vibrações ou ondas; mecânicas (acústicas), eletromagnéticas, e funções de onda quântica. Sistemas ressonantes podem ser usados para gerar vibrações de uma frequência específica, ou para obter frequências específicas de uma vibração complexa contendo muitas frequências.

A ressonância foi descoberta por Galileo Galilei quando começou suas pesquisas com pêndulos em 1602.

A ressonância é semelhante ao eco.

Este fenômeno tem aplicações importantes em todas as áreas da ciência, sempre que há a possibilidade de troca de energia entre sistemas oscilantes.

A aplicação mais palpável é na área das telecomunicações, em que as ondas eletromagnéticas atuam como intermediárias na transmissão das informações do transmissor até o(s) receptor(es), constituindo-se o que se chama sinal.

Também se pode destacar a área da espectroscopia, em que a energia radiante incidente é absorvida, refletida ou ainda transmitida pela amostra, fornecendo como resultado um espectro que é a informação da energia absorvida em função do comprimento de onda (ou da freqüência) em forma de um gráfico.

Em mecânica celeste, é comum encontrarem-se períodos orbitais entre astros orbitando o mesmo corpo cuja razão é da forma p/q, sendo p e q números inteiros pequenos. Estes períodos aparecem por causa de forças não-gravitacionais, e são estabilizados pela ressonância.

Tsunami

Tsunami

Um tsunami (ou tsunâmi, significando literalmente onda de porto) é uma onda ou uma série delas que ocorrem após perturbações abruptas que deslocam verticalmente a coluna de água, como, por exemplo, um sismo, actividade vulcânica, abrupto deslocamento de terras ou gelo ou devido ao impacto de um meteorito dentro ou perto do mar. Há quem identifique o termo com "maremoto" — contudo, maremoto também tem sido definido como a agitação do mar, geralmente ocasionado por um sismo submarino, e que pode de facto originar um tsunami.

A energia de um tsunami é função de sua amplitude e velocidade. Assim, à medida que a onda se aproxima de terra, a sua amplitude (a altura da onda) aumenta à medida que a sua velocidade diminui. Os tsunamis podem caracterizar-se por ondas de trinta metros de altura, causando grande destruição.

Causas

Um tsunami pode ser gerado por qualquer distúrbio que desloque uma massa grande de água, tal como um sismo (movimento no interior da terra), um deslocamento da terra, uma explosão vulcânica ou um impacto de meteoro. Os tsunamis podem ser gerados sempre que o fundo do mar sofre uma deformação súbita, deslocando verticalmente a massa de água. Os sismos tectónicos são um tipo particular de sismo que origina uma deformação da crosta; sempre que os sismos ocorrem em regiões submarinas, a massa de água localizada sobre a zona deformada vai ser afastada da sua posição de equilíbrio. As ondas são o resultado da acção da gravidade sobre a perturbação da massa de água. Os movimentos verticais da crosta são muito importantes nas fronteiras entre as placas litosféricas. Por exemplo, à volta do Oceano Pacífico existem vários locais onde placas oceânicas mais densas deslizam sob as placas continentais menos densas, num processo que se designa por subducção. Estas zonas originam facilmente tsunamis.

Deslizamentos de terra subaquaticos, que acompanham muitas vezes os grandes tremores de terra, bem como o colapso de edifícios vulcânicos podem, também, perturbar a coluna de água, quando grandes volumes de sedimentos e rocha se deslocam e se redistribuem no fundo do mar. Uma explosão vulcânica submarina violenta pode, do mesmo modo, levantar a coluna de água e gerar um tsunami. Grandes deslizamentos de terra e impactos de corpos cósmicos podem perturbar o equilíbrio do oceano, com transferência de momento. destes para o mar. Os tsunamis gerados por estes mecanismos dissipam-se mais rapidamente que os anteriores, podendo afectar de forma menos significativa a costa distante e assim acontece o tsunami.

Rede sem fio

Rede sem fio

Uma rede sem fio refere-se a uma rede de computadores sem a necessidade do uso de cabos – sejam eles telefônicos, coaxiais ou ópticos – por meio de equipamentos que usam radiofrequência (comunicação via ondas de rádio) ou comunicação via infravermelho, como em dispositivos compatíveis com IrDA.

O uso da tecnologia vai desde transceptores de rádio como walkie-talkies até satélites artificais no espaço. Seu uso mais comum é em redes de computadores, servindo como meio de acesso à Internet através de locais remotos como um escritório, um bar, um aeroporto, um parque, ou até mesmo em casa, etc.

Sua classificação é baseada na área de abrangência: redes pessoais ou curta distância (WPAN), redes locais (WLAN), redes metropolitanas (WMAN) e redes geograficamente distribuídas ou de longa distância (WWAN).

Funcionamento

Através da utilização portadoras de rádio ou infravermelho, as WLANs estabelecem a comunicação de dados entre os pontos da rede. Os dados são modulados na portadora de rádio e transmitidos através de ondas eletromagnéticas.

Múltiplas portadoras de rádio podem coexistir num mesmo meio, sem que uma interfira na outra. Para extrair os dados, o receptor sintoniza numa freqüência específica e rejeita as outras portadoras de freqüências diferentes.

Num ambiente típico, o dispositivo transceptor (transmissor/receptor) ou ponto de acesso é conectado a uma rede local Ethernet convencional (com fio). Os pontos de acesso não apenas fornecem a comunicação com a rede convencional, como também intermediam o tráfego com os pontos de acesso vizinhos, num esquema de micro células com roaming semelhante a um sistema de telefonia celular.

Ondas raio X

Os raios X são emissões eletromagnéticas de natureza semelhante à luz visível. Seu comprimento de onda vai de 0,05 ângström (5 pm) até centenas de angströns (1 nm).

O espectro de comprimentos de onda utilizável correspondente a aproximadamente entre 1 nm a 5 picômetros. A energia dos fótons é de ordem do keV (kilo elétron-volt), entre alguns keV e algumas centenas de keV. A geração desta energia eletromagnética se deve à transição de elétrons nos átomos, ou da desaceleração de partículas carregadas.

Como toda energia eletromagnética de natureza ondulatória, os raios X sofrem interferência, polarização, refração, difração, reflexão, entre outros efeitos. Embora de comprimento de onda muito menor, sua natureza eletromagnética é idêntica à da luz.

O dispositivo que gera Raios X é chamado de tubo de Coolidge. Da mesma forma que uma válvula termiônica, este componente é um tubo oco e evacuado, ainda possui um catodo incandescente que gera um fluxo de elétrons de alta energia. Estes são acelerados por uma grande diferença de potencial e atingem ao ânodo ou placa.

O ânodo é confeccionado em tungstênio. A razão deste tipo de construção é a geração de calor pelo processo de criação dos raios X. O tungstênio suporta temperaturas que vão até 3340 °C. Além disso possui um razoável valor de número atômico (74) o que é útil para o fornecimento de átomos para colisão com os elétrons vindos do catodo (filamento). Para não fundir, o dispositivo necessita de resfriamento através da inserção do tungstênio em um bloco de cobre que se estende até o exterior do tubo de raios-X que está imerso em óleo. Esta descrição refere-se ao tubo de anodo fixo.

Ao serem acelerados, os elétrons ganham energia e são direcionados contra um alvo; ao atingi-lo, são bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleração. O resultado das colisões e da frenagem é a energia transferida dos elétrons para os átomos do elemento alvo. Este se aquece bruscamente, pois em torno de 99% da energia do feixe eletrônico é dissipada nele.

A brusca desaceleração de uma carga eletrônica gera a emissão de um pulso de radiação eletromagnética. A este efeito dá-se o nome de Bremsstrahlung, que significa radiação de freio.

As formas de colisão do feixe eletrônico no alvo dão-se em diferentes níveis energéticos devido às variações das colisões ocorridas. Como existem várias formas possíveis de colisão devido à angulação de trajetória, o elétron não chega a perder a totalidade da energia adquirida num único choque, ocorrendo então a geração de um amplo espectro de radiação cuja gama de freqüências é bastante larga, ou com diversos comprimentos de onda. Estes dependem da energia inicial do feixe eletrônico incidente, e é por isso que existe a necessidade de milhares de volts de potencial de aceleração para a produção dos Raios X.

Medicina
Na medicina os raios X são utilizados nas análises das condições dos órgãos internos, pesquisas de fraturas, tratamento de tumores, câncer ou (cancro), doenças ósseas, etc.

Com finalidades terapêuticas os raios X são utilizados com uma irradiação aproximada de cinco mil a sete mil Rads (centigray S.I), sobre pequenas áreas do corpo, por pequeno período de tempo.

No Brasil, os raios X do pulmão para fins diagnósticos são chamados de abreugrafia.



Exposição
A tolerância do organismo humano à exposição aos raios X é de 0,1 röntgen por dia no máximo em toda a superfície corpórea. A radiação de um röntgen produz em 1,938x10 − 3 gramas de ar, a liberação por ionização, de uma carga elétrica de 3,33x10 − 3C.

No ser humano a exposição demorada aos raios X poderá causar vermelhidão da pele, ulcerações e empolamento. Em casos mais graves de exposição poderá causar sérias lesões cancerígenas, morte das células e leucemia.


Pesquisa de materiais
Na indústria, os raios X são utilizados no exame de fraturas de peças, condições de fundição, além de outros empregos correlatos. Nos laboratórios de análises físico químicas os Raios X tem largo espectro de utilização

Ondas de TV

É importante tomarmos consciência de como estamos imersos em ondas eletromagnéticas. Iniciando pelos Sol, a maior e mais importante fonte para os seres terrestres, cuja vida depende do calor e da luz recebidos através de ondas eletromagnéticas.

Além de outras, recebemos também: a radiação eletromagnética emitida, por átomos de hidrogênio neutro que povoam o espaço interestelar da nossa galáxia; as emissões na faixa de radiofreqüências dos "quasares" (objetos ópticos que se encontram a enormes distâncias de nós, muito além de nossa galáxia, e que produzem enorme quantidade de energia); pulsos intensos de radiação dos "pulsares" (estrelas pequenas cuja densidade média é em torno de 10 trilhões de vezes a densidade média do Sol).

Essas radiações são tão importantes que deram origem a uma nova ciência, a Radioastronomia, que se preocupa em captar e analisar essas informações obtidas do espaço através de ondas.

A primeira previsão da existência de ondas eletromagnéticas foi feita, em 1864, pelo físico escocês, James Clerk Maxwell . Ele conseguiu provar teoricamente que uma perturbação eletromagnética devia se propagar no vácuo com uma velocidade igual à da luz.

E a primeira verificação experimental foi feita por Henrich Hertz, em 1887. Hertz produziu ondas eletromagnéticas por meio de circuitos oscilantes e, depois, detectou-se por meio de outros circuitos sintonizados na mesma freqüência. Seu trabalho foi homenageado posteriormente colocando-se o nome "Hertz" para unidade de freqüência.

As emissões de TV são feitas a partir de 5x107 Hz (50 MHz) . É costume classificar as ondas de TV em bandas de freqüência (faixa de freqüência), que são:

VHF : very high frequency (54 MHz à 216 MHZ è canal 2 à 13)
UHF : ultra-high frequency (470 MHz à 890 MHz è canal 14 à 83)
SHF : super-high frequency
EHF : extremely high frequency
VHFI : veri high frequency indeed

As ondas de TV não são refletidas pela ionosfera, de modo que para estas ondas serem captadas a distâncias superiores a 75 Km é necessário o uso de estações repetidoras.

Ondas no Celular

Todo aparelho celular se comunica, via radiações (ou ondas) eletromagnéticas, com as antenas que estão nos topos das torres. Existem dois tipos de radiações eletromagnéticas: as ionizantes e as não-ionizantes. As ondas emitidas pelos celulares estão entre as radiações não-ionizantes, que não produzem reações químicas nos tecidos sobre os quais incidem, sendo, por isso, inofensivas ao ser humano. Já as radiações ionizantes produzem reações químicas e causam, dependendo do tempo de exposição, sérios danos à saúde. Um exemplo deste grupo são os Raios x.
As radiações emitidas pelas antenas de telefonia celular são perigosas?
Uma coisa e interessante sabemos nos celulares, a taxa de absorção da energia pelo corpo foi limitada a uma valor máximo de 2 watts/kg (watt por quilograma – SAR). Já para as Estações Rádio-Base, a densidade de potência das antenas respeita os seguintes limites de segurança: 4,5 watts por m², na frequência de 900 MHz 4 watts por m², na frequência de 800 MHz 9 watts por m², na frequência de 1,8 MHz.
Não, desde que transmitidas em baixa potência. A onda eletromagnética transmitida pelas antenas é do mesmo tipo da utilizada pelas emissoras de rádio, televisão, polícia e corpo de bombeiros. Como já vimos, essas ondas são do tipo não-ionizantes e, portanto, inofensivas. Tanto é que nunca se detectou nenhum problema médico provocado pelas antenas que já estão instaladas há 17 anos nos países desenvolvidos. Mesmo assim, existem rigorosas normas de segurança, feitas para impedir que as torres de telefonia celular usem transmissão de ondas em alta potência.

LUZ

A luz na forma como a conhecemos é uma gama de comprimentos de onda a que o olho humano é sensível. Trata-se de uma radiação electromagnética pulsante ou num sentido mais geral, qualquer radiação electromagnética que se situa entre as radiações infravermelhas e as radiações ultravioletas. As três grandezas físicas básicas da luz (e de toda a radiação electromagnética) são: brilho (ou amplitude), cor (ou frequência), e polarização (ou ângulo de vibração). Devido à dualidade onda-partícula, a luz exibe simultaneamente propriedades de ondas e partículas.

Um raio de luz é a representação da trajetória da luz em determinado espaço, e sua representação indica de onde a luz sai (fonte) e para onde ela se dirige. O conceito de raio de luz foi introduzido por Alhazen. Propagando-se em meio homogêneo, a luz sempre percorre trajetórias retilíneas; somente em meios não-homogêneos é que a luz pode descrever "curva".

Em sentido figurado significa esclarecer ou fazer algo compreensível

RADIAÇÃO INFRAVERMELHA

A radiação infravermelha (IV) é uma radiação não ionizante na porção invisível do espectro eletromagnético que está adjacente aos comprimentos de onda longas, ou final vermelho do espectro da luz visível. Ainda que em vertebrados não seja percebida na forma de luz, a radiação IV pode ser percebida como calor, por terminações nervosas especializadas da pele, conhecidas como termorreceptores [1].

A radiação infravermelha foi descoberta em 1800 por William Herschel, um astrônomo inglês de origem alemã. Hershell colocou um termômetro de mercúrio no espectro obtido por um prisma de cristal com o a finalidade de medir o calor emitido por cada cor. Descobriu que o calor era mais forte ao lado do vermelho do espectro, observando que ali não havia luz. Esta foi a primeira experiência que demonstrou que o calor pode ser captado em forma de imagem, como acontece com a luz visível.

Esta radiação é muito utilizada nas trocas de informações entre computadores, celulares e outros eletrônicos, através do uso de um adaptador USB IrDA.

As ondas eletromagnéticas podem ser longas (exemplo: ondas de rádio) ou curtas (exemplo: ondas de raios gama). Uma parte delas, chamada rádio freqüência, difere-se do restante pois é capaz de movimentar partículas ionizadas. Essa característica é usada em transmissão de ondas que criam uma corrente de elétrons. Como exemplo prático podemos citar a utilização das ondas nos aparelhos utilizados em tratamentos estéticos por muitas pessoas no mundo inteiro.
O resultado da energia eletromagnética no corpo humano submete-se a freqüência aplicada. Quando a freqüência é baixa provoca convulsão muscular que é utilizada, por exemplo, no desfibrilador elétrico. Já nas freqüências mais altas induz corrente que provoca aquecimento nos tecidos que entram em contato com o eletrodo e é usada, por exemplo, no bisturi elétrico. Nas altas freqüências causa polarização e oscilação das moléculas de água que transforma a energia eletromagnética em calor e é utilizada com a finalidade de aquecer e remover dores musculares, sinusites, etc.
Ultrassom Com o objetivo de eliminar a maior inimiga das mulheres, a celulite, e reduzir as gordurinhas, esse aparelho emite ondas vibratórias de forma contínua ou pulsada através de um aparelho digital microcontrolado que atinge as camadas mais profundas até dissolver os nódulos celulíticos e gordurosos. Com o aumento da agitação molecular provoca uma alteração da permeabilidade da membrana celular, favorecendo a troca de fluídos entre os meios intra e extracelular. Também é indicado para fisioterapia e reabilitação esportiva.

Micro Ondas

As micro-ondas são ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda maiores que os dos raios infravermelhos, mas menores que o comprimento de onda das ondas de rádio variando o comprimento de onda, consoante os autores, de 1 m (0,3 GHz de frequência) até 1,0 mm (300 GHz de frequência) - intervalo equivalente às faixas UHF, SHF e EHF.

acima dos 300 GHz, a absorção da radiação eletromagnética pela atmosfera da Terra é tão grande que a atmosfera é praticamente opaca para as frequências mais altas, até que se torna novamente transparente na, assim chamada, "janela" do infravermelho até a luz visível.

Para a geração de micro-ondas podem ser utilizados transistores de efeito de campo (FET: Field Effect Transistor), transístores bipolares, diodo Gunn e diodo IMPATT, entre outros. Dispositivos a válvula , ou válvulas termiônicas, por exemplo: magnetron, o klystron, o TWT e o gyrotron.

Um forno de microondas usa um gerador de microondas do tipo magnetron para produzir microondas em uma frequência de aproximadamente 2,45 GHz para cozinhar os alimentos. As micro-ondas cozinham os alimentos, fazendo com que as moléculas de água e outras substâncias presentes nos alimentos vibrem. Esta vibração cria um calor que aquece o alimento. Já que a maior parte dos alimentos orgânicos é composta de água, este processo os cozinha facilmente.
Micro-ondas são usadas nas transmissões para um satélite de comunicações, porque as microondas atravessam facilmente a atmosfera terrestre, com menos interferência do que ondas mais longas. Além disso, as micro-ondas permitem uma maior largura de banda do que o restante do espectro eletromagnético.
O Radar também usa radiação em micro-ondas para detectar a distância, velocidade e outras características de objetos distantes.
Redes Locais sem-fio, tais como Bluetooth, WIFI, WiMAX e outros usam micro-ondas na faixa de 2,4 a 5,8 GHz. Alguns serviços de acesso à Internet por rádio também usam faixas de 2,4 a 5,8 GHz.
TV a cabo e Internet de banda larga por cabo coaxial, bem como certas redes de telefonia celular móvel, também usam as frequências mais baixas das micro-ondas.
Micro-ondas podem ser usadas para transmitir energia a longas distâncias e, após a 2ª Guerra Mundial, têm sido realizadas diversas pesquisas para verificar essas possibilidades. A NASA realizou pesquisas, durante os anos 1970/80, sobre o uso de Satélites de Energia solar que captariam as emissões solares e as retransmitiriam para a superfície da Terra por meio de micro-ondas.
Um maser é um dispositivo semelhante ao laser, exceto pelo fato de que trabalha na faixa das micro-ondas, em lugar da luz visível.

ONDAS CURTAS

HF é a sigla para o termo inglês High Frequency e significa "frequência alta". As radiofrequência (HF) de alta frequência estão entre 3 e 30 megahertz. Também conhecido como a faixa do decâmetro ou a onda curta como a escala de comprimentos de onda de uma a dez medidores dos decâmetros (dez a cem). A origem da designação "ondas curtas" está associada com a comparação do seu "comprimento de onda", da ordem de dezenas de metros (sendo por isso também chamadas ondas decamétricas), com o comprimento de onda de outras radiações eletromagnéticas, mais longas, como as ondas médias (ondas hectométricas) e longas (ondas quilométricas). Representam importante papel nas transmissões de rádio tanto para radiodifusão, como para fins utilitários (comunicações com aviões, embarcações, etc) civis, militares ou comerciais. Devido à característica do comprimento de onda, as transmissões podem se propagar até grandes distâncias, através de saltos onde há a refração e consequente reflexão nas camadas da ionosfera (Lei de Snell). A propagação das transmissões de rádio em ondas curtas estão sujeitas à fenomenologia própria das camadas ionosféricas. A designação nasceu nos primórdios das transmissões de rádio, quando as frequências geralmente utilizadas eram muito mais baixas. Esta porção do espectro é também referida como HF, sigla derivada do inglês High Frequency, em contraponto à faixa de ondas longas (de comprimento de onda da ordem de quilômetros, também referida como LF, Low Frequency) e às ondas métricas que compõem as transmissões nas frequências de VHF, Very High Frequency.

Ondas de Rádio

Ondas de Rádio "Ondas de rádio" é a denominação dada às ondas desde freqüências muito pequenas, até 1012 Hz , acima da qual estão os raios infravermelhos. As ondas de rádio são geradas por osciladores eletrônicos instalados geralmente em um lugar alto, para atingir uma maior região. Logo o nome "ondas de rádio" inclui as microondas, as ondas de TV, as ondas curtas, as ondas longas e as próprias bandas de AM e FM.

As ondas de rádio propriamente ditas, que vão de 104 Hz a 107 Hz , têm comprimento de onda grande, o que permite que elas sejam refletidas pelas camadas ionizadas da atmosfera superior (ionosfera). Estas ondas, além disso, têm a capacidade de contornar obstáculos como árvores, edifícios, de modo que é relativamente fácil captá-las num aparelho rádio-receptor.