Debate sobre o assunto 4ª Parte Thalia,Marcus e João Victor

Debate sobre o assunto 3ª Parte Danielle Rodrigues e João Victor

RIO - O país começa este mês sua primeira grande experiência para aproveitar a energia das ondas do mar. A primeira usina de ondas da América Latina funciona no porto do Pecém, a 60 quilômetros de Fortaleza e será lançada oficialmente durante a Rio+20. Para os pesquisadores, o local é um laboratório em escala real onde serão ampliados os horizontes da produção energética limpa e renovável.

O potencial é grande, asseguram. O litoral brasileiro, de cerca de 8 mil quilômetros de extensão, é capaz de receber usinas de ondas que produziriam 87 gigawatts. Na prática, de acordo com especialistas da Coppe, que desenvolve a tecnologia, é possível converter cerca d 20% disto em energia elétrica, o que equivaleria a 17% da capacidade total instalada no país.

Fronteira estratégica para a tecnologia

Antes de pensar em mais usinas no litoral brasileiro, porém, é preciso testar conceitos e comprovar tanto a viabilidade quanto a confiabilidade do projeto, que é financiado pela Tractebel Energia através do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento da Agência Nacional de Energia Elétrica, com o apoio do governo do Ceará.

Dois enormes braços mecânicos foram instalados no píer do porto do Pecém. Na ponta de cada um deles, em contato com a água do mar, há uma bóia circular. Conforme as ondas batem, a estrutura sobe e desce. O movimento contínuo dos flutuadores aciona bombas hidráulicas, que fazem com que a água doce contida em um circuito fechado, no qual não há troca de líquido com o ambiente, circule em um ambiente de alta pressão.

— Fazendo uma analogia com uma usina hidrelétrica, em vez de termos uma queda d’água, temos isso de forma concentrada em dispositivos relativamente pequenos, onde a pressão simula cascatas extremas de 200 a 400 metros — explica Segen Estefen, professor de Engenharia Oceânica da Coppe. — A água sob pressão vai para um acumulador, que tem água e ar comprimidos em uma câmara hiperbárica, que é o pulmão do dispositivo.

O mar tem sido encarado pelos pesquisadores da Coppe como uma fronteira estratégica na qual o Brasil pode ser o líder tecnológico. Somente no projeto da usina de ondas, foram investidos R$ 15 milhões em quatro anos.

O Ceará não foi escolhido aleatoriamente. Sua grande vantagem estratégica é a constância dos ventos alísios, resultado da rotação da Terra. O movimento do ar gera ondas regulares no mar brasileiro. Elas não são grandes, mas estão sempre batendo. Poder contar com o movimento praticamente o tempo todo aumenta a eficiência da nova usina.

— Há alguns anos, o Brasil, por suas características, não era incluído em debates ou fóruns internacionais. Hoje, entendemos que não basta ter ondas grandes. Elas atuam em somente 20% do ano. Já as nossas batem de forma constante em mais do que 70% do ano — afirma Estefen. — Desenvolvemos o domínio tecnológico para atividades que, nas próximas décadas, vão acontecer cada vez mais no mar, que cobre 71% das superfície do planeta.

Ainda há um longo caminho a ser percorrido para que as usinas de onda passem a fazer parte da paisagem brasileira. Os especialistas evitam compará-las às hidrelétricas, que, em geral, têm custo de produção quatro vezes menor.

Na corrida pela viabilidade desta tecnologia, o vento é o principal concorrente. A energia eólica costuma ter a metade do custo. No entanto, os especialistas esperam uma redução de custos com aumento da escala de produção das usinas de ondas.

— Em alguns locais, há grande vantagem estratégica para a usina de ondas. Por exemplo, há estudos para o arquipélago de Fernando de Noronha, onde a energia vem da queima de diesel. Isso leva a riscos ambientais, inclusive em relação ao transporte do combustível — ressalta o especialista da Copp

Por outro lado, barreiras legais, além do custo, se interpõem no caminho das usinas de ondas. Algumas das localidades consideradas de grande potencial energético são preservadas por leis ambientais. Nestes casos, seria necessário alterar a legislação, num processo que costuma suscitar muita polêmica e, muitas vezes, resistência de associações locais.

— Há limitações para colocar dispositivos de conversão em áreas de preservação ambiental. Temos que levar em conta os benefícios da usina de ondas e os riscos ambientais que já existem hoje — alerta Estefan. — Dependendo do local, apesar do custo de implantação, a usina de ondas se torna mais competitiva. O Reino Unido entra com força nesta tecnologia porque julga fundamental ter fontes de energia alternativas ao petróleo. Daqui a dez anos, eles querem garantir que 20% de suas fontes sejam renováveis.

A energia gerada em Pecém será consumida no próprio porto. Mas já há planos de ampliação da quantidade de braços mecânicos com bóias, que captam a energia do mar convertida em eletricidade. Toda a estrutura é feita em módulos, que podem ser acrescentados para aumentar a potência. Basta acrescent

Nosso Debate sobre o assunto do Trabalho-2ª Parte Marcus Vinicius,Rosilene Lima e João Victor

Nosso Debate sobre o assunto do Trabalho-1ª Parte Rosilene Lima e João Victor

micro-ondas (física)

As   micro-ondas consistem numa faixa do espetro eletromagnético situada entre as ondas radioelétricas ultracurtas e osinfravermelhos do espetro ótico. Este tipo de radiação eletromagnética situa-se na gama de frequências entre os 1000 e300 000 megahertz (MHz), a que correspondem os comprimentos de onda de 30 e 0,1 cm, respetivamente.
As micro-ondas propagam-se facilmente através do nevoeiro, da chuva e das nuvens, ao contrário do que acontececom a luz visível. Também penetram facilmente na ionosfera, pelo que são adequadas para as comunicações viasatélite.
Por este motivo, as micro-ondas são utilizadas também para localizar aviões e barcos, para determinar a velocidade dosautomóveis e para muitos outros fins semelhantes. O procedimento correspondente recebe o nome de radar.
As micro-ondas tornaram-se conhecidas durante a Segunda Guerra Mundial, quando a sua utilização nos radares pelasforças britânicas possibilitou que estas se antecipassem em cerca de duas horas à aproximação dos caças alemães.
Hoje em dia, as micro-ondas são usadas nas comunicações globais via satélite, nos telefones celulares, nos radares enos fornos de micro-ondas.
Nestes últimos, aproveita-se o efeito das intensidades elevadas das micro-ondas para preparar ou aquecer os alimentoscom maior rapidez.
Ao penetrar nos alimentos em profundidade, o aquecimento não se produz do exterior para o interior, como acontececom o forno convencional, mas de uma forma simultânea em todas as partes. A porcelana e os plásticos não absorvemas micro-ondas. Quando se coloca um prato de sopa dentro do forno micro-ondas, a sopa ficará quente enquanto que orecipiente manterá sensivelmente a mesma temperatura.

Uma corda presa numa extremidade é mantida tensa. Produzimos na outra extremidade uma perturbação subindo e descendo rapidamente com a mão, formando um pulso. O pulso se desloca ao longo da corda. 

Ao comprimirmos algumas espiras de uma mola tensa, produzimos também uma perturbação que se desloca ao longo da mola.

Ao jogarmos uma pedrinha nas águas tranquilas de um lago, produzimos no ponto de impacto uma perturbação ou um abalo. A perturbação não fica restrita ao ponto de impacto. Notamos a formação de uma linha circular com centro no ponto de perturbação e raio cada vez maior.

                               

                                     

                                      

                                            

A audição humana

           A audição humana                                                                                                                                                   como se sabe, o som é uma onda mecânica produzida pela compressão e descompressão do ar, é captado por nosso ouvido - o qual é formado pelo ouvido externo, ouvido médio e o ouvido interno – decodificado e interpretado por uma região denominada córtex auditivo. Como as pessoas percebem o som?

As ondas sonoras, após atingir a orelha, são encaminhadas para o interior do canal auditivo, local onde está localizada uma fina membrana que é chamada de tímpano. O tímpano é muito delicado e sensível, de modo que pequenas variações de pressão são capazes de colocá-lo em estado de vibração. Essas vibrações são transmitidas a um conjunto de três pequenos ossos denominados de martelo, bigorna e estribo. As vibrações passam primeiro pelo martelo, que ao entrar em vibração aciona a bigorna e este finalmente faz o estribo vibrar. Durante esse processo as vibrações são ampliadas de forma que o ouvido passa a ter capacidade de perceber sons de intensidades muito baixas.

Após serem ampliadas, as vibrações alcançam o ouvido interno, o qual possui forma de um caracol. Dentro dessa pequena estrutura existem pequenos pelos e um líquido que facilita a propagação do som. Após passar por essa estrutura, as ondas sonoras estimulam células nervosas que enviam, através de um nervo auditivo, os sinais ao cérebro humano. Já no cérebro esses sinais sofrem inúmeras modificações, que no final faz com que o ser humano tenha a percepção do som

Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética circularmente polarizada.

Preparação de OGO satélite para teste de vibração.

Ondas bidimensionais

Ondas bidimensionais

São aquelas que se propagam num plano. Exemplo: Ondas na superfície de um lago ou lagoa.

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  Onda bidimensional sobre um disco de maneira geral.
                    
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  Uma onda sobre um disco com duas linhas nodais cruzando no centro, o que é um som harmônico.

   
Corda a vibrar na frequência fundamental e no 2º, 3º, 4º, 5º, e 6º harmónicos.

As
 ondas podem ser classificadas como um movimento harmônico simples.

Onda senoidal entrando numa região de menor velocidade, mostrando a refração.

O som é produzido por corpos quando colocados em vibração. Essa vibração se transfere no ar de molécula a molécula até alcançar nossos ouvidos. As principais características do som são: intensidade, timbre e altura.

Flauta que representa Tubo Sonoro Aberto. Para obter diferentes frequências (notas musicais), o músico muda a posição dos dedos, determinando o local em que o tubo ficará aberto, ou varia o tamanho do tubo.

uma onde estacionária (preta) como superposição de duas outras ondas. Os pontos vermelhos representam os nós estacionários. As ondas que geram a onda estacionário são mostradas em azul e vermelho.

Um pulso viajando através de uma corda com extremidades fixas, como modelado pela equação de onda

Um pulso viajando através de uma corda com extremidades fixas, como modelado pela equação de onda.

Ondas esféricas que vêm de uma fonte de ponto

                                                          Ondas esféricas que vêm de uma fonte de ponto.

Quando uma onda se propaga e encontra certo meio, como um obstáculo ou uma superfície que separa duas regiões, esta interage com ele, o que gera alguns comportamentos específicos. Estes são chamados fenômenos ondulatórios, tema de física importante para o Enem. Falaremos sobre eles a seguir, mas, para isso, teremos que definir duas representações geométricas das ondas: a FRENTE DE ONDA e o RAIO DE ONDA. 

Chamamos de frente de onda o conjunto de pontos que separa a região já atingida pela onda da região ainda não atingida. Raio de onda é uma linha que representa a direção de propagação da onda em certo ponto.

REFLEXÃO

A reflexão acontece quando uma onda atinge uma região que separa dois meios e retorna, se propagando no mesmo meio anterior. Desta forma, não há alteração na velocidade de propagação (que só depende do meio), nem na frequência (que só depende da fonte). Assim, o comprimento de onda da onda incidente é igual ao comprimento de onda da onda refletida (Figura 3).

Na reflexão, o ângulo θi formado entre o raio de onda incidente e a direção perpendicular à superfície, chamada de direção NORMAL, é idêntico ao ângulo θr formado pela direção normal e pelo raio refletido. Assim:

θi= θr

No caso de um pulso unidimensional em uma corda, a reflexão pode gerar dois efeitos diferentes. Se a extremidade da corda estiver fixa, o ponto da corda que está presa ao obstáculo tentará mover o obstáculo para cima. Pela Terceira Lei de Newton, sofrerá a ação de uma força para baixo, o que fará inverter a orientação da perturbação. Dizemos que, nesse caso, houve INVERSÃO DA FASE da onda (Figura 5).

Se as extremidades estiverem livres, esta força não atua e o pulso retorna normalmente.

REFRAÇÃO

A refração acontece quando uma onda atinge uma região que separa dois meios e a atravessa, passando a se propagar no outro meio. Desta forma, há alteração na velocidade de propagação (já que esta só depende do meio), o que gera uma alteração no comprimento de onda, mas sem que haja alteração na frequência. Isso vem acompanhado, na maioria dos casos, de uma alteração na direção de propagação da onda. 

É essa alteração que explica o porquê as ondas do mar chegam sempre “de frente” à costa, mesmo sendo esta toda “recortada”. Se observarmos o oceano de cima, de um ponto mais elevado numa costa, veremos o padrão horizontal de cristas de onda que se aproximam dela. Mas, independente da direção das quais as ondas venham, elas acabam chegando à costa numa direção quase perpendicular a ela. Isso acontece porque a profundidade do mar diminui a medida em que a onda se aproxima da costa, alterando a velocidade de propagação das ondas.

Na refração, o ângulo θ1 formado entre o raio de onda incidente e a direção perpendicular à superfície, chamada de direção NORMAL, possui uma relação com o ângulo θ2 formado pela direção normal e pelo raio refratado. Essa relação é chamada de Lei de Snell-Descartes:

senθ1senθ2=v1v2=λ1λ2

No caso de um pulso unidimensional em uma corda, a refração pode acontecer quando unimos duas cordas de diferentes densidades, por exemplo. É bom lembrar que a velocidade de propagação é maior na corda menos densa.

Se o pulso se propaga da corda menos densa para a mais densa, a segunda corda se comporta como um ponto fixo para a primeira, e o pulso refletido sofre inversão de fase (Figura 8).

Se o pulso se propaga da corda mais densa para a menos densa, a segunda corda se comporta como um ponto livre para a primeira, e o pulso refletido não sofre inversão de fase (Figura 9).

DIFRAÇÃO

Quando uma frente de onda encontra um obstáculo, este reflete parte da energia da onda e transmite outra parte. Mas, se tivermos uma porção da frente de onda desobstruída, os pontos dessa frente de onda se comportam como pequenas fontes pontuais de onda, gerando ondas do outro lado do obstáculo e que tendem a se espalhar do outro lado. Esse fenômeno chama-se difração, e esse princípio recebe o nome de PRINCÍPIO DE HUYGENS.

É por isso que conseguimos escutar um som emitido de um lado de um muro, mesmo estando do outro lado. É claro que podemos ter uma pequena parcela de energia atravessando o muro, mas a maioria dessa energia chega até nós graças à difração.

É importante ressaltar uma coisa: a difração, assim como os outros fenômenos ondulatórios, é mais intensa quando o comprimento de onda tem valor próximo ou maior do que as dimensões dos objetos utilizados para a observação. É por isso que, ao longo do dia-a-dia, não notamos a luz como uma onda: o comprimento médio de onda da luz é da ordem de 0,0005 mm! Não temos objetos ao nosso redor com essas dimensões.

POLARIZAÇÃO E RESSONÂNCIA

Polarizar uma onda significa orientá-la em uma única direção ou plano através da passagem em um dado meio, chamado de polarizador. Somente ondas transversais podem ser polarizadas!).

A luz solar não tem uma direção específica de polarização. Cada onda eletromagnética que sai do sol pode vibrar em uma direção diferente. Neste caso, dizemos que a luz é não polarizada. Quando a luz solar é refletida, pode ser polarizada em uma direção específica. As lentes polarizadas de óculos escuros podem barrar a passagem dessa luz, diminuindo a sensação de ofuscamento causada pelas superfícies que refletem a luz (Figura 12).

Ressonância 

Sistemas físicos, como sólidos, por exemplo, devido à sua estrutura atômica ou molecular, possuem uma vibração própria graças a efeitos térmicos ou externos. Quando uma vibração externa, com frequência próxima ou igual à frequência natural de vibração de um sistema, é emitida na direção deste, o sistema absorve fortemente a energia dessa onda, aumentando a amplitude de suas vibrações. Neste caso, dizemos que o sistema está em ressonância. 

É graças a isso que é possível estourar uma taça de cristal apenas com a voz. Ao emitirmos um som com frequência próxima ao valor natural do cristal, ele entra em ressonância e não suporta o aumento da vibração, quebrando. É também por isso que escutamos o som de um violão: a madeira da caixa do violão entra em ressonância graças à vibração das cordas, fazendo o ar retido dentro da caixa também vibrar, aumentando a intensidade do som.

EFEITO DOPPLER

Quando nos aproximamos de uma fonte de ondas, alcançamos as frentes de onda em um tempo mais curto do que aconteceria se estivéssemos em repouso em relação ao emissor. Isso gera a impressão de que o período da onda diminuiu, ou seja, que a frequência da onda aumentou.

Ao contrário, quando nos afastamos de uma fonte de ondas, alcançamos as frentes de onda em um tempo maior do que aconteceria se estivéssemos em repouso em relação ao emissor. Isso gera a impressão de que o período da onda aumentou, ou seja, que a frequência da onda diminui.

Essa alteração aparente na frequência percebida de uma onda quando existe movimento entre a fonte de ondas e o receptor é chamado de EFEITO DOPPLER. É por isso que temos a impressão que a sirene de uma buzina se modifica ao longo do movimento da ambulância

Onda mista

Ondas do mar são ondas MISTAS, ou seja, possuem vibrações longitudinais e transversais. Com isso, as partículas se movimentam, de forma geral, em uma trajetória elíptica, cuja amplitude diminui com a profundidade. Por isso, mergulhadores, quando em altas profundidades, podem não sentir o efeito de uma tempestade.

onda unidimensional

Quando uma onda se propaga em apenas uma direção, é chamada de onda UNIDIMENSIONAL. É o caso de uma vibração em uma corda.