Descobertas do electromagnetismo e a comunicação

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1 Descobertas do electromagnetismo e a comunicação

2 Porque é importante comunicar? - Desde o «início dos tempos» que o progresso e o bem estar das sociedades depende da sua capacidade de comunicar e aceder à Informação. As tecnologias da comunicação de informação têm enorme influência na nossa vida. Os aparelhos de rádio, televisores, os telefones, os gravadores de som e de imagem são alguns exemplos de aparelhos que comunicam a informação. Estabelecem a comunicação entre as pessoas. O telefone tornou possível a conversação entre duas pessoas. Já a telefonia e a televisão fazem com que a comunicação chegue a muita gente ao mesmo tempo. O que é comunicar? Comunicação é o acto de enviar informação, mensagens, sinais de um local para outro; comunicar (do lat. communicāre, «dividir alguma coisa com alguém»);

3 No processo de comunicação há sempre um emissor ou fonte, que produz um sinal que contém a informação a transmitir, e um receptor, que recebe e interpreta esse sinal. Sinal: Perturbação de qualquer espécie que é usada para comunicar (transmitir) uma mensagem ou parte dela. Em termos formais, um sinal é uma função que veicula informação acerca de um determinado fenómeno físico. O sinal emitido pela fonte propaga-se no espaço, o que requer algum tempo pois essa informação nunca é instantânea.

4 Exemplos de formas primitivas de comunicar

5 Exemplos de formas primitivas de comunicar

6 Produção, propagação e recepção do som Na figura vemos que o som foi: - produzido por um sino - transmitido por ondas sonoras - recebido pelo ouvido humano

7 Como é que os sinais se propagam? À nossa volta detectam-se sinais que, após serem emitidos, se propagam, percorrendo certas distâncias. Isto acontece, por exemplo, com a propagação de um sinal sonoro, de um sinal luminoso e de um sinal electromagnético. A propagação do som e da radiação electromagnética explica-se pelo modelo ondulatório. Os sinais sonoros e os sinais electromagnéticos propagam-se no espaço e no tempo por meio de movimentos ondulatórios. Exemplo: a perturbação na superfície da água. Quando uma gota cai na superfície da água provoca uma onda circular (a perturbação é transmitida em todas as direcções).

8 Classificação das ondas Quanto ao meio de propagação: Mecânicas: Necessitam de um meio material para se propagarem. Ex. Som, quando se propaga no ar. Electromagnéticas Nãonecessitamdeum meio material para se propagarem. Ex. Luz

9 Quanto ao modo de propagação: Longitudinais Transversais Ex. Som Ex. Luz

10 Ondas transversais e ondas longitudinais Onda transversal: a vibração ocorre, perpendicularmente à direcção de propagação.

11 Onda longitudinal: a vibração ocorre ao longo da direcção de propagação.

12 Som como onda mecânica: O som propaga-se através de um meio por ondas sonoras. A onda sonora é uma onda mecânica porque o sinal sonoro necessita de um meio elástico para se propagar. A onda sonora é uma onda longitudinal porque as sucessivas compressões e rarefacções ocorrem na direcção da sua propagação.

13 Características das ondas Amplitude A Período T Frequência = 1/T Comprimento de onda - Velocidade de Propagação c = λ. ν

14 Características das ondas Amplitude Amplitude (A) - afastamento máximo a partir da posição de equilíbrio. A unidade do S.I. da amplitude é o metro (m) A Comprimento de onda Comprimento de onda - distância entre dois pontos consecutivos na mesma fase de vibração. O comprimento de onda simboliza-se por λ e, no sistema internacional de unidades exprime-se em metros (m).

15 Características das ondas Frequência Frequência - corresponde ao número de oscilações completas por unidade de tempo. A frequência simboliza-se pela letra f e, no Sistema Internacional de unidades, exprime-se em vibrações por segundo ou hertz, Hz. - Quando o comprimento de onda é grande, a frequência é pequena. - Quando o comprimento de onda é pequeno, a frequência é grande. No mesmo meio, o comprimento de onda e a frequência são inversamente proporcionais.

16 Características das ondas Período Período - corresponde ao tempo necessário para uma partícula efectuar uma vibração completa. A unidade do S.I. é o segundo (s). Qual a relação entre o período e a frequência de vibração? Quanto maior é o tempo necessário para uma partícula completar uma vibração menos vibrações ela efectua num segundo e vice-versa. Ou seja, o período é o inverso da frequência e vice-versa. T = 1. f

17 Características das ondas Velocidade de propagação As grandezas anteriormente descritas relacionam-se entre si através da expressão seguinte, em que v é a velocidade de propagação da onda. v = λ x f Como f = 1/T, podemos escrever: v = λ T

18 Comunicações a longas distâncias Ondas sonoras Ondas electromagnéticas - para se propagarem exigem a presença de um meio material; - propagam-se em sólidos, líquidos e gases embora com diferente velocidade; - propagam-se no ar a velocidade aproximada de 340 m/s; - devido à resistência do ar, a amplitude da onda sonora vai diminuindo gradualmente, até se extinguir; - a energia associada às ondas sonoras dissipase no meio de propagação. -não necessitam de um meio material para se propagar propagam-se no vazio; - Propaga-se no vácuo e no ar (aprox.) à velocidade de km/s; - ondas electromagnéticas no vazio não são absorvidas.

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20 Comunicações a longas distâncias Com a descoberta do electromagnetismo foi possível a comunicação a longas distâncias. De facto as comunicações modernas utilizam as ondas electromagnéticas (geradas por determinado emissor e detectadas por receptores específicos) que se movem a velocidades muito próximas de c e permitem a transmissão da informação quase em tempo real. São as radiações electromagnéticas que permitem a transmissão de sinais a longas distâncias. - propagam-se no vácuo aproximadamente à velocidade de km/s - resultam da propagação, no vácuo, de uma perturbação electromagnética - transportam energia.

21 Espectro Electromagnético Nem só quando utilizamos as telecomunicações recorremos à radiação electromagnética. Ao ouvir um programa de rádio ou aquecer chá num microondas está-se a tirar partido da existência de radiações electromagnéticas. Diferem, entre si, nos comprimentos de onda e respectivas frequências.

22 - Quanto maior for o comprimento de onda de uma radiação, menor é a sua frequência. - As ondas rádio e as microondas têm elevados comprimentos de onda e baixas frequências. - Os raios X e os raios gama têm pequenos comprimentos de onda e elevadas frequências. As ondas electromagnéticas mais utilizadas nas telecomunicações para transmitir informação são as ondas rádio, as microondas e a luz.

23 As comunicações modernas A transmissão de sinais sonoros a longas distâncias tem limitações. Daí a necessidade de se utilizar outros processos de comunicação. Usam-se ondas electromagnéticas (por exemplo, ondas rádio ou microondas) para transportar a informação contida nos sinais sonoros ou outros. Mas, para que a transmissão seja possível é necessário converter um sinal sonoro em sinal eléctrico. 1º- Os dados «originais» (os sons, as imagens, etc.) são convertidos numa «série» de sinais eléctricos. 2º- Estes sinais eléctricos são «adicionados» através de técnicas de modulação a sinais electromagnéticos de muito maior frequência a portadora -, e em seguida transmitidos através de fios, do espaço livre ou de fibras ópticas, 3º- Os sinais originais (informação original) são recuperados através de desmodulação no receptor quando este está sintonizado na portadora correspondente.

24 -O microfone converte o sinal sonoro num sinal eléctrico. Este sinal é amplificado no amplificador. - O oscilador RF produz uma corrente alternada de elevada frequência, necessária para produzir ondas rádio são as ondas portadoras. - Uma onda portadora não modulada não transmite informação é necessária a sua modulação. - A onda portadora modulada é amplificada e transmitida através de antenas transmissoras. - A antena do receptor detecta as ondas rádio moduladas e as suas frequências. Esta onda é desmodulada, isto é, o sinal eléctrico e a onda rádio são separados. - O sinal eléctrico é amplificado e o altifalante transforma o sinal eléctrico em vibrações sonoras.