COMUNICAÇÃO DE INFORMAÇÃO A LONGAS DISTÂNCIAS

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1 Física e Química A 11ºano FICHA DE TRABALHO Nº14 PARTE 2 UNIDADE 2 COMUNICAÇÃO DE INFORMAÇÃO A LONGAS DISTÂNCIAS 1 Comenta a seguinte afirmação Será caricato que alguém no continente, com o auxílio de um megafone, poderá comunicar com um amigo no Canadá. No entanto, esta comunicação estabelece-se facilmente por telefone. 2 Heinricha Hertz foi um físico alemão que demonstrou a existência da radiação electromagnética, criando um aparelho que emitia de rádio. Responda às questões. 2.1 Explique como demonstrou Hertz a existência destas ondas. 2.2 Refira as implicações da descoberta de Hertz na comunicação de informação. 3 Seleccione a opção que completa correctamente as afirmações seguintes: 3.1 A primeira comunicação intercontinental foi estabelecida por (A) Hertz (B) Maxwell (C) Marconi (D) Faraday 3.2 Na modulação em frequência, a informação está contida nas variações da (A) amplitude da onda modulada (B) frequência da onda modulada (C) frequência da onda portadora (D) amplitude da onda portadora (E) frequência e da amplitude da onda modulada. 3.3 As radiações electromagnéticas, no vazio, caracterizam-se por possuir (A) a mesma frequência. (B) a mesma velocidade (C) o mesmo comprimento de onda. (D) a mesma amplitude. 4 Observe a figura seguinte, em que se esquematiza o sinal de uma onda portadora, o sinal a ser enviado e o sinal modulado, e responda às questões. 4.1 Identifique cada um dos sinais. 4.2 Refira o processo de modulação envolvido neste caso. 5 Sabendo que na transmissão de informação estão envolvidas diversas operações, nomeadamente a conversão de mensagem em sinais, responda às questões: 5.1 Distinga entre as duas categorias de sinais: analógicos e digitais. 5.2 Refira as vantagens que um sinal digital apresenta relativamente a um sinal analógico. 6 Sabendo que a transmissão de um sinal sonoro a longa distancia pode ser feita através da modulação de uma onda electromagnética, responda às questões. 6.1 Explique as principais etapas envolvidas na transmissão de um sinal sonoro. 6.2 Refira os dois tipos de modulação que podem ser realizados. 6.3 Explique o que distingue os dois tipos de modulação referidos. 6.4 Enumere as vantagens que um tipo de modulação tem relativamente a outro. 7 Marconi iniciou a era das comunicações a longas distâncias quando, em 1899, conseguiu comunicar por ondas electromagnéticas a uma distância de 135 km. Classifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) cada uma das afirmações seguintes. (A) Uma onda electromagnética consiste na propagação de um campo magnético. (B) Cargas oscilantes geram ondas electromagnéticas. (C) As ondas electromagnéticas propagam-se apenas no vazio. (D) Marconi construiu a primeira antena receptora de ondas electromagnéticas. (E) Na comunicação a longas distâncias, utilizam-se ondas electromagnéticas e não ondas sonoras. Página 1 de 6

2 (F) Campos eléctricos variáveis podem dar origem a campos magnéticos. (G) A luz é uma onda electromagnética. 8 As cassetes de áudio ou de vídeo eram, até há poucos anos, o sistema utilizado para armazenar informação. Actualmente utilizam-se CD ou DVD, que permitem o armazenamento de informação em formato digital. Seleccione a afirmação correcta. No processamento analógico de informação, verifica-se a variação contínua no tempo da tensão eléctrica. (A) Não é possível converter um sinal analógico num sinal digital. (B) No processamento digital de informação, há a variação contínua no tempo da tensão eléctrica. (C) Os sistemas de áudio e de vídeo, como os DVD e os CD, são sistemas de armazenamento analógico de informação. (D) Quando se faz a reconversão de um sinal digital em analógico, há perda de informação. 9 Das frases seguintes, identifique as que correspondem ao processamento digital de informação (D) e as que correspondem ao processamento analógico de informação (A). (A) O sinal reproduzido não é rigorosamente igual à informação original. (B) É possível amplificar o sinal sem amplificar o ruído. (C) Não é afectado por interferências. (D) Reproduz integramente o sinal original. (E) Perde-se detalhe da forma do sinal. (F) A confidencialidade da informação aumenta. 10 A transmissão a longas distâncias de um sinal eléctrico resultante da conversão de um sinal sonoro é quase impossível, uma vez que a onda electromagnética que corresponde à propagação daquele sinal apresenta frequências baixas. Seleccione a opção que indica correctamente o processo que permite, na prática, ultrapassar este problema. (A) Digitalização. (B) Conversão. (C) Modulação. (D) Amplificação. 11 Seleccione a opção que completa correctamente a afirmação seguinte: Na comunicação a longas distâncias, a informação é transmitida por radiação electromagnética. Na fronteira entre dois meios, podem ocorrer os fenómenos de... (A)... reflexão. (B)... reflexão e refracção. (C)... refracção. (D) reflexão, refracção e absorção. 12 Nas comunicações a longas distâncias, a informação é transmitida através de radiação electromagnética, que se propaga à velocidade da luz. Para transmitir som e imagem a longas distâncias, é necessário, em primeiro lugar, a conversão destes sinais em sinais eléctricos. O sinal gerado não pode ser encaminhado directamente para a antena emissora, uma vez que tem associadas frequências de oscilação muito baixas. Faz-se então a modulação do sinal. Responda às questões Explique como se pode fazer a modulação de um sinal sonoro Seleccione a opção que completa correctamente a afirmação seguinte. Na modulação FM,... (A)... a amplitude do sinal a transmitir varia de acordo com as características da onda portadora. (B)... a amplitude da onda portadora varia de acordo com as características do sinal a transmitir. (C)... a frequência da onda portadora varia de acordo com as características do sinal a transmitir. (D)... a frequência do sinal a transmitir varia de acordo com as características da onda portadora Seleccione a opção que completa correctamente a afirmação seguinte. Uma onda portadora... (A)... pode ser uma onda electromagnética, ou não, mas tem de ser de elevada frequência. (B)... é uma onda electromagnética sinusoidal de elevada frequência. (C)... é uma onda electromagnética sinusoidal de baixa frequência. (D)... pode ser uma onda electromagnética, ou não, mas tem de ser de baixa frequência 13 Seleccione as opções que permitem construir proposições verdadeiras: Página 2 de 6

3 Quando uma onda electromagnética incide sobre a superfície de separação de dois meios transparentes,... (A)... a frequência da onda refractada diminui. (B)... a frequência das ondas refractada e reflectida é igual. (C)... a frequência da onda reflectida é igual à da incidente. (D)... a energia conserva-se. (E)... a intensidade da onda refractada é igual à da onda incidente 14 As emissões de rádio que utilizam modulação em AM podem emitir em ondas longas, ondas médias e ondas curtas. Nas emissões internacionais usam-se ondas curtas, pois permitem atingir distâncias entre 1000 km e km. Seleccione a afirmação que melhor justifique esta opção. (A) As ondas sofrem múltiplas difracções na ionosfera e na superfície terrestre, percorrendo grandes distâncias. (B) As ondas sofrem múltiplas reflexões na ionosfera e na superfície terrestre, percorrendo grandes distâncias. (C) As ondas sofrem múltiplas refracções na atmosfera e reflexões na superfície terrestre, percorrendo grandes distâncias. (D) As ondas não sofrem fenómenos de reflexão nem de difracção, porque têm baixo comprimento de onda, percorrendo grandes distâncias. 15 As ondas ao incidirem numa superfície podem sofrer a refracção ou a reflexão Faz a distinção entre estes dois fenómenos Justifica a seguinte afirmação: "Uma superfície de separação de dois meios transparentes à radiação visível pode comportar-se como um espelho." 15.3 Na figura ilustra-se um dos fenómenos referidos. Identifica-o e indica por que razão ocorre. 16 As ondas originadas numa tina com água comportam-se de modo diferente se a profundidade for alterada, o que equivale à mudança de meio de propagação. A figura ilustra dois raios nos dois meios diferentes, 1 e 2, verificando-se que no meio 1 o comprimento de onda é 20 cm e no meio 2 é 40 cm Verifica que a velocidade de propagação no meio 1 é metade da velocidade de propagação no meio Calcula o índice de refracção do meio 1 relativamente ao meio Indica qual o meio mais refrangente Determina o ângulo de refracção. 17 Escolhe a opção que justifica a afirmação: "Para comunicar a longa distância utilizam-se ondas electromagnéticas." (A) Porque as ondas electromagnéticas só se propagam a longas distâncias. (B) Porque as ondas sonoras conseguem propagar-se no vazio. (C) Porque as ondas electromagnéticas propagam-se sempre com a mesma velocidade. (D) Porque não necessitam de suporte material para se propagarem e a energia absorvida durante a propagação é menor. (E) Porque a amplitude do sinal sonoro aumenta durante a propagação. (F) Porque as ondas sonoras são transversais. 18 Considera as seguintes situações de comunicação. (A) O aviso de incêndio dado pela sirene dos bombeiros. (B) Utilização de telefones fixos sem fios. (C) Ligar a televisão através do comando. (D) Ouvir rádio. (E) Destrancar as portas de um carro através do comando na chave. (F) Chamar uma pessoa. (G) Assistir a um concerto. (H) Assinalar o fecho de um recinto pelo apagar e acender da luz. (I) Utilizar telemóveis Assinala, com um E, as situações em que se comunica através de ondas electromagnéticas e, com M, as que utilizam ondas mecânicas De entre as comunicações por ondas electromagnéticas, indica as que ocorrem a: curta distância; longa distância Página 3 de 6

4 19 A figura ilustra as linhas de progressão de ondas ou as linhas das cristas de onda Indica o fenómeno que se evidencia em cada uma das figuras Indica, justificando, qual dos fenómenos, anteriormente referidos, permite que se consiga ver um filme numa tela de cinema Assinala as afirmações verdadeiras e corrige as falsas. (A) Os fenómenos representados só ocorrem com ondas electromagnéticas. (B) As leis que se aplicam no fenómeno A também se aplicam no fenómeno B. (C) Os fenómenos representados por A e D nunca podem ocorrer simultaneamente. (D) O fenómeno B permite que ondas contornem objectos. (E) Nenhuma das figuras representa a absorção de ondas. 20 Na figura estão representadas duas linhas (A e B) que separam três meios, 1,2 e 3. Representa um raio que incida obliquamente em A e atravesse os meios 2 e 3, sabendo que: 20.1 O meio 1 é mais refrangente do que o meio 2 e o meio 3 é tão refrangente como o meio A velocidade de propagação no meio 2 é superior à do meio 1 e no meio 3 é igual à do meio n1>n2<n3 21 O raio da onda representado na figura incide na superfície de separação de dois meios Indica o valor dos ângulos de incidência e de refracção Determina a velocidade de propagação da onda no meio, sabendo que no meio 1 a -1 velocidade de propagação é 410 ms. 22 A superfície A B é opaca à radiação representada pelo raio i Indica o ângulo de incidência Que fenómeno ou fenómenos ocorrem? Justifica a resposta Completa a figura. 23 Antes da existência de satélites geostacionários, a observação da Terra era efectuada muitas vezes através da utilização da fotografia e outros meios, a partir de balões, dirigíveis ou aviões a altitudes muito inferiores às dos actuais satélites artificiais. Em alguns casos, as fotografias obtidas eram simplesmente lançadas em sacos para a Terra, onde eram recuperadas. Um balão de observação, B, encontra-se sobre o mar. Um feixe luminoso que, com origem no objecto submerso S, é detectado pelo observador, no balão, faz um ângulo α = 20,0 com a normal quando atinge a superfície de separação da água com o ar. O índice de refracção do ar é nar = 1,0, e o índice de refracção da água é nágua = 1,3. Selecciona o valor CORRECTO do ângulo β da figura (A) (B) (B) (C) 30,5 26,4 22,1 20,0 Página 4 de 6

5 24 A emissão em ondas longas pode ser detectada por antenas receptoras colocadas a distâncias de aproximadamente 500 km. Seleccione a opção que melhor justifique esta afirmação. (F) As ondas longas são as que têm menor comprimento de onda; por isso, são as que melhor se difractam nos obstáculos (montanhas, edifícios,...) e chegam às antenas do receptor. (G) As ondas longas são as que têm maior comprimento de onda; por isso, são as que melhor se difractam nos obstáculos (montanhas e edifícios,...) e chegam às antenas do receptor. (H) As ondas longas são as que têm maior comprimento de onda; por isso, são as que melhor se reflectem nos obstáculos (montanhas e edifícios,...) e chegam às antenas do receptor. (I) As ondas longas são as que têm maior comprimento de onda; por isso, são as que melhor se refractam nos obstáculos (montanhas e edifícios,...) e chegam às antenas do receptor. 25 A eficiência das antenas emissoras utilizadas nas comunicações é tanto maior quanto maior for a semelhança entre as suas dimensões e o comprimento de onda da radiação a transmitir. Nas comunicações por telemóvel, utilizam-se microondas na gama de frequências de 24 GHz a 30 GHz Determine a ordem de grandeza das dimensões de uma antena que emita na gama de frequências referidas Seleccione a opção que completa correctamente a afirmação. As microondas são utilizadas nas comunicações via satélite porque... (A)... se propagam em linha recta e são muito absorvidas na atmosfera. (B)... se propagam em linha recta, são pouco absorvidas pela atmosfera e praticamente não sofrem reflexão. (C)... se propagam em linha recta, são pouco absorvidas e reflectem-se bem na atmosfera. (D)... se propagam em linha recta, são pouco absorvidas, reflectem-se e refractam-se bem na atmosfera. 26 O índice de refracção do vidro é 1,5 para uma determinada radiação a velocidade de propagação dessa radiação no vidro. 27 A velocidade de propagação da radiação de cor amarela num determinado meio é 4/5 da velocidade da luz no vácuo. Seleccione a opção que representa o índice de refracção do meio. (A) n = 4/5 (B) n = 5/4 (C) n = 1 (D) n = 5 28 Um raio de luz incide na superfície de separação de dois meios, 1 e 2, ambos transparentes. Determine o índice de refracção do meio 2 relativamente ao meio A figura representa um raio de luz monocromático incidindo sobre a parede de vidro de um aquário cheio de água. Os índices de refracção são 1,00 para o ar, 1,50 para o vidro e 1,33 para a água. Seleccione a opção que melhor representa a trajectória do raio de luz quando passa do ar para a água. 30 Uma lâmina de vidro de faces paralelas está imersa na água. O vidro é um meio mais refringente do que a água. Um raio de luz monocromática passa da água para o vidro e chega novamente à água, como mostra a figura ao lado Página 5 de 6

6 Seleccione o gráfico que melhor representa a variação do valor da velocidade de propagação da luz ao atravessar os diferentes meios (direcção y) 31 Pretende-se realizar uma experiência que ilustre o fenómeno de reflexão total na superfície de separação entre dois líquidos imiscíveis, A e B. Utiliza-se um feixe de luz monocromática que incide com um ângulo de 67 na superfície de separação entre A e B. 1 Índice de Refracção (n) 1, ,40 1,45 Líquido Seleccione a opção que completa correctamente a afirmação. Os líquidos A e B a utilizar nesta experiência são, respectivamente (A)... 1 e 4 (B)... 1 e 3 (C)... 3 e 4 (D)... 4 e 1 (E)... 3 e 1 (F)... 4 e 3 32 O princípio básico de funcionamento de uma fibra óptica consiste em colocar um material X, com índice de refracção nx, no interior de outro material V, com um índice de refracção ny. Um feixe de luz, ao incidir numa extremidade de X, sofre múltiplas reflexões totais até atingir a outra extremidade. Responda às questões Seleccione a opção que relaciona os índices de refracção dos dois materiais, X e Y, que possibilitam a transmissão do sinal. (A) nx < ny (B) nx = ny (C) nx > ny 32.2 Num determinado tipo de fibra óptica, o núcleo tem um índice de refracção de 1,53 e o revestimento possui um índice de refracção de 1,48. Seleccione a opção que permite calcular o ângulo crítico, θc, para este tipo de fibra. ( A) senθ c 1,53 = sen90 º 1,48 ( B) sen90 º 1,53 = senθ c 1,48 (C ) senθ c = 1,53 1,48 sen90 º ( D) sen90 º = 1,53 1,48 senθ c 33 A figura mostra um raio de luz a incidir na superfície de separação de dois meios, vidro e ar, de índices de refracção 1,5 e 1,0, respectivamente. O ângulo crítico entre o vidro e o ar é aproximadamente 42. Seleccione o esquema que representa correctamente as trajectórias dos raios reflectido e refractado. Página 6 de 6