Sonares

O sonar é um dispositivo que os barcos usam para detectar obstáculos. Também se utiliza a profundidade dos oceanos e para localizar submarinos.


O princípio do sonar é o seguinte: o aparelho emite ultra-sons e, após um intervalo de tempo, recebe as ondas reflectidas. Sabendo a velocidade das ondas na água e o intervalo de tempo, pode-se determinar a que distância está o obstáculo reflector.

Fenómeno do Som

Reflexão


Existem 2 tipos de reflecção o eco e a reverbação.

Eco

O eco acontece quando o som ao embater numa superfície volta para trás continuando a propagar-se. Para este acontecimento se verificar é necessário um emisor, um obstáculo e uma distância igual ou superior a 17 m entre os dois, pois é necessária uma diferença de pelo menos 0,1 s entre o som original e o som reflectido.

Reverbação

A reverberação dá-se quando o obstáculo se encontra a menos de 17 m. Neste caso existe apenas a sensação de prolongamento do som não se conseguindo distinguir o som original do som reflectido.

Propriedades do som

O som têm 3 propriedades:

• A altura - Característica que permite distinguir um som agudo ou alto de um som grave ou baixo.

Assim esta característica está relacionada com o número de vibrações em cada unidade de tempo, isto é, com a frequência de vibração das ondas sonoras. Logo:


- quanto maior for a frequência da onda sonora, mais agudo ou alto será o som;
- quanto menor for a frequência da onda sonora, mais grave ou baixo será o som.

• A intensidade - característica que nos permite distinguir um som fraco de um som forte.

A intensidade do som é uma característica que está relacionada com a amplitude das ondas sonoras. Logo:

- quanto maior for a amplitude da onda sonora, mais forte será o som;

- quanto menor for a amplitude da onda sonora, mais fraco será o som.

• 
  
  O timbre - característica que nos permite distinguir dois sons com a mesma altura e a mesma intensidade, produzidos por fontes sonoras diferentes.

O timbre pode ser complexo ou puro.

Características das ondas períodicas

Amplitude - Distância entre o ponto de equilíbrio da onda e o ponto de desvio máximo relativamente a ele.



Período - Característica essencial que caracteriza uma onda. Geralmente define-se pelo tempo que um ciclo demora a ser percorrido.


Frequência - Esta grandeza corresponde ao número de vezes que um ciclo é percorrido por unidade de tempo.


Comprimento de Onda - É a distância que um ciclo tem no espaço. Ou, de outra forma, é a distância entre dois pontos consecutivos e equivalentes de uma onda.

Tipos de ondas

As ondas podem ser:

Longitudinal - A direcção de propagação é coincidente com a direcção da perturbação. Ex: ondas sonoras.

Transversasis - A direcção da propagação é vertical com a direcção da perturbação.Ex: corda a ser esticada numa das extremidades.

Como é que o som se propaga?

O som propaga-se através de ondas sonoras ou ondas de pressão).

Nesta imagem podemos observar as ondas. No instante 1  pode-se ver que no nº1 há maior pressão logo é uma zona de rarefação e o nº2 têm menor pressão logo é uma zona de compressão.

No entanto estas ondas não se podem propagar no vazio.

Som

O som é prodzido quando o corpo vibra e faz vibrar o meio à sua volta. O se humano consegue ouvir através do ouvido, no entanto existem sons não audíveis para o ser humano.
Se pegarmos no exemplo do diapasão e decidirmos polo a vibrar veremos que o som não se propaga com muita facilidade, mas se acrescentarmos uma caixa de ressonância o som vai sair muito mais alto.
Mas se agora posermos o diapasão ( sem caixa de ressonância ) dentro de água iremos notar que o diapasão vai formar ondas, como na imagem.
O som necessita de um meio para se propagar (gasoso, sólido, líquido ), o gassoso (meio de comunicçaõ utilizado) é o meio onde o som é mais baixo, o líquido é onde o som é intermédio, e o sólido é o meio onde o som se ouve mais alto.

Temperatura e calor

A palavra temperatura e calor têm significados diferentes em linguagem científica, embora em linguagem corrente sejam iguais.

Na realidade temperatura está associada ao estado de agitação das moléculas de um corpo, e o calor é uma medida de energia térmica transferida espontaneamente entre sistemas a temperaturas diferentes.

Transferência de Calor

Quando 2 corpos, a temperaturas diferentes, são postos em contacto um com o outro,, há transferência de energia térmica do corpo com temperatura mais alta, para o corpo com temperatura mais baixa. Esta transferência ocorr até que os 2 corpos se encontrem à mesma temperatura. Quando isto acontece dá-se o equilíbrio térmico e deixa de haver transferência de energia.

Rendimento

O rendimento expressa a percentagem de energia fornecida que é convertida em energia útil. O rendimento vai depender da quantidade de energia dissipada. Quanto menor for esta energia, maior será a percentagem útil e por consequência maior será o rendimento. A equação que representa a razão entre o valor da energia útil e o valor da energia fornecida:

Afirmar que o rendimento de um automóvel é de 25%, significa que por cada 100J de energia fornecida só 25J são utilizados para o movimento ou seja energia útil. Os restantes 75J são transformados em forma de energia dissipada.

Princípio da conservação de energia

Quando ocorrem transferências de energia entre sistemas nem toda a energia fornecida (Ef) é aproveitada, dá-se o nome de energia útil à energia (Eu) que é aproveitada e, energia dissipada (Ed) à energia não pretendida. Assim a energia fornecida (Ef) é igual à soma da energia útil (Eu) com a energia dissipada (Ed). No Universo, nada se cria e nada se perde, tudo se transforma. Isto quer dizer que, a quantidade de energia que temos no final de um processo é sempre igual à quantidade de energia que tínhamos no início desse processo (Lei da Conservação de energia).
Dois exemplos da relação entre energia fornecida, útil e energia dissipada é uma lâmpada e um automóvel.

Transformações de energia

As transformações de energia ocorrem sempre que num sistema há conversão de uma forma de energia noutra. Por exemplo as transferências e as transformações de uma torradeira são representadas assim: Quando se atira uma pedra ao ar, a energia cinética do movimento transforma-se em energia potencial gravítica, pois a velocidade da pedra diminui enquanto esta se afasta da superfície terrestre. Quando a pedra começa a perder altura, a energia potencial gravítica volta a transformar-se em energia cinética.

Outro exemplo é o elástico, dado que ao esticares um elástico está-se a transformar energia cinética em energia potencial elástica.

Fonte e receptor de energia

Uma transferência de energia ocorre de um sistema - a fonte - para outro - o receptor. Por exemplo numa torradeira:


Fonte - tomada da rede
Receptor - torradeira

Transferências e transformações de energia

A energia é algo que não se vê nem se toca e manifesta-se através de diferentes aspectos. A energia transfere-se entre corpos.
As transferências de energia ocorrem sempre que a energia passa de uma sistema para outro.
Os sistemas podem ser abertos, fechados ou isolados.

• Sistemas abertos - permitem a transferência de energia e matéria.

• Sistemas fechados - permitem a transferência de energia para a sua vizinhança.

• Sistemas isolados - não permitem qualquer troca de matéria ou energia.

Formas fundamentais de energia

A energia manifestasse de diferentes modos, sendo detectada pelos efeitos que provoca. Assim dá-se diferentes designações de acordo com o fenómeno observado: manifestações de energia ou com a fonte de energia de onde provém. Mas apesar destas designações de energia estas estão agrupadas em duas formas fundamentais:
- Energia cinética
- Energia potencial
-

Energia cinética

A energia cinética é a energia que está associada aos movimentos dos corpos. Por exemplo um automóvel ou as pessoas possuem energia cinética quando se movimentam. A energia eólica ou a hídrica está associadas ao movimento do vento ou água respectivamente, enquanto a energia térmica está associada à agitação das partículas. A energia cinética depende da massa (m) do corpo e da velocidade (V) a que o corpo se desloca, podendo ser calculada com a seguinte expressão: Com esta expressão podemos concluir que a energia cinética que um corpo possui é tanto maior quanto maior for a sua massa e a velocidade a que esse corpo se desloca.

Energia potencial

A energia potencial é a energia que se encontra armazenada nos corpos. A energia armazenada nos alimentos e nas botijas de gás denomina-se de energia potencial química. Também o combustível de um automóvel tem energia armazenada sob a forma de energia potencial química. Um elástico esticado possui armazenada energia potencial elástica. Qualquer corpo que se encontre afastado da superfície terrestre possui energia potencial gravítica (Epg). Par uma altura de 0 metros admite-se que a energia potencial gravítica é nula. Na Terra esta energia depende da massa (m) e da altura (h) do corpo a que este se encontra da superfície da Terra. Pode-se calcular a energia Potencial gravítica através da seguinte expressão:

Epg = 10 x m x h

Energia primária e secundária

Cada vez a energia é mais um bem essencial e esta pode classificar-se:

Fonte Primária - recursos naturais de energia ( combustíveis fósseis (petróleo; gás natural), o vento, a água, o sol) são exemplos de fontes primárias.

Fonte Secundária - energia obtida a partir de fontes primárias ( gasóleo, gasolina, electricidade) são exemplos de fontes secundárias.

No entanto as fontes primárias ainda podem ser classificadas como:

Fontes não-renováveis
Fontes renováveis

Fontes não-renováveis

As fontes não renováveis demoram milhares de anos a formarem-se e esgotam-se à medida que são utilizadas. Por isso são consideradas limitadas O carvão, o gás natural e o petróleo bruto são chamados de combustíveis fósseis.

Fontes renováveis

As fontes renováveis de energia estão em contínua renovação portanto são fontes ilimitadas ou seja que não se esgotam. As fontes renováveis de energia são:

• radiação solar;
• o vento;
• as ondas;
• as marés;
• a água;
• a geotermia;
• a biomassa;
• o biogás.

Manifestações de energia

A energia pode-se manifestar de diferentes maneiras:

• energia eléctrica - está associada à existência de uma corrente eléctrica;
• energia térmica - está associada ao aquecimento dos corpos;
  
• energia sonora - está associada à produção de sons;
• energia mecânica - está associada ao movimento;
• energia química - relaciona-se com conteúdos energéticos das substâncias
  
• energia radiante - está associada às diferentes radiações. Quando a radiação é visível, a luz, fala-se de energia luminosa

Energia

A cada dia que passa consome-se mais energia e também discute-se mais os diferentes modos de a obter de a poupar. Contudo definir energia não é fácil. Energia pode-se associar a materiais como a gasolina, que permite que um transporte se movimente, ou os alimentos que possibilitam andar, corre, falar, etc. Também se pode associar energia a situações como o movimento de máquinas ou seres vivos. Portanto a energia pode identificar-se como uma medida da capacidade de realizar trabalho, pois sabe-se que sem energia qualquer tipo de trabalho é impossível.

Velocidade de uma reacção química

Durante uma reacção química, os reagentes reagem entre si originando novas substâncias. Mas no entanto as reacções químicas não ocorrem todas à mesma velocidade, umas são mais rápidas outras mais lentas.

A rapidez com que os reagentes se consomem e os produtos de reacção se formam caracteriza a velocidade de uma reacção química.

Como se pode influenciar uma reacção química?

A velocidade de uma reacção química depende da natureza dos reagentes e das condições em que é realizada, e os factores que influenciam a velocidade de uma reacção química são:

• Concentração dos reagentes;
• estado de divisão dos reagentes sólidos;
• temperatura;
• luz;
• presença de catalisadores.

Concentração dos reagentes

A concentração é um modo de expressar a quantidade de soluto que está dissolvido num determinado volumo de solvente.

Mas qual é a influência da concentração de uma solução na velocidade de uma reacção química?

Bem se supusemos que temos 2 soluções de diferentes concentrações a solução que tiver mais concentrada vai ser a maior, e a solução diluída vai ser a menor.

Estado de divisão dos reagentes sólidos

Um outro factor que influencia a velocidade de uma reacção química é a superfície de contacto dos reagentes sólidos.

Por exemplo numa serração existe perigo de explosão porque a combustão da serradura é muito mais rápida que a combustão da mesma quantidade de madeira em bloco compacto.

Por isso quanto maior for o estado de divisão de um reagente, maior é a sua superfície de contacto.

Temperatura

Pode-se explicar a influencia da temperatura na velocidade das reacções químicas com alguns exemplos do dia-a-dia.

Um bom exemplo é o leite que se deteriora-se rapidamente se não é colocado no frigorífico, portanto se deixarmos o leite a temperaturas mais elevadas ele acaba por azedar mais depressa.

Quanto maior for a temperatura a que ocorre a reacção química, maior a velocidade da reacção.

Luz

A luz não é um factor essencial para que ocorra uma reacção, mas permite acelerar a reacção.
Por exemplo alguns medicamentos são guardados em frascos escuros para evitar a sua decomposição por acção da luz.

Assim a luz permite aumentar a velocidade das reacções químicas.

Noutros casos a luz é essencial para que ocorra uma reacção um exemplo á a fotossíntesse.

Catalisadores

Os catalisadores são substâncias que, numa determinada reacção química alteram a velocidade das reacções, mas não se consomem. Os catalisadores não actuam em qualquer reacção química. por exemplo a clorofila é o catalisador da fotossíntese, mas a clorofila não catalisa outras reacções.

Os catalisadores podem aumentar ou diminuir a velocidade das reacções. Quando o efeito é reduzir a velocidade dá-se o nome de inibidores ou catalisadores negativos, e quando o efeito é aumentar dá-se o nome de catalisadores positivos ou catalisadores simplesmente.

Reacções ácido-base

As reacções ácido-base são, como o próprio nome indica reacções entre um ácido e uma base. De modo geral os produtos destas reacções são água mais um sal.

As reacções ácido-base são muito importantes pois ajudam a tratar diversos ferimentos.

pH

O sumo de limão (ácido) e o sabonete (básico) são exemplos de reacções de carácter básico e ácido, no entanto existem outras soluções onde o grau de acidez e basicidade são maiores e menores.

Nós poderemos saber o grau de acidez e basicidade através da escala do pH. Esta escala pode variar entre 0 e 14Se o pH for < color="#6600cc">básica
Se o pH for = 7 a solução será neutra
Se o pH for > 7 a solução será básica

Como medir o pH?

Os indicadores são materiais cuja cor depende do valor do pH do meio onde se encontram. Os indicadores azul de tornesol e a solução de fenolftaleína são alguns exemplos de indicadores que não medem o pH mas sim o carácter químico de uma solução. Mas caso se queira medir o pH existem aparelhos próprios, tais como o indicador universal e o aparelho medidor de pH.

À esquerda um aparelho para medir o pH, e à direita temos um indicador universal em solução, e em baixo um indicador universal de fita de papel.