Reflexão do som

Assim como para qualquer outra onda, as ondas sonoras, ao atingirem um obstáculo fixo, como uma parede, são refletidas.

A reflexão do som acontece com inversão de fase, mas mantém a mesma velocidade de propagação, mesma freqüência e o mesmo comprimento de onda do som incidente.

Um efeito muito conhecido causado pela reflexão do som é o efeito de eco. Que consiste na reflexão do som que bate em uma parede afastada.

Quando uma pessoa emite um som em direção a um obstáculo, este som é ouvido no momento da emissão, chamado som direto, e no momento em que o som refletido pelo obstáculo retorna a ele.

Sabemos que a velocidade é dada pela distância percorrida pelo som em um determinado tempo, esta distância é dada por duas vezes a distância ao obstáculo refletor, já que o som vai e volta. Assim:

E a velocidade é a de propagação do som no ar.

Ao receber um som, este "permanece" em nós por aproximadamente 0,1s, sendo este intervalo conhecido como persistência acústica.

Pela relação da velocidade:

Se este intervalo de tempo for inferior à persistência acústica (t < 0,1s), o som ouvido após ser refletido parecerá apenas um prolongamento do som direto. A este efeito dá-se o nome de reverberação. Para intervalos maiores que a persistência acústica (t > 0,1s) é instintivo perceber que esta reflexão será ouvida como eco.

Os outros fenômenos acontecem da mesma forma que para as outras ondas estudadas. Tendo uma utilização bastante conhecida a de interferência do som, onde é possível aplicar uma freqüência anti-ruído, a fim de suavizar o som do ambiente.

           REFLEXÃO ESPECULAR E DIFUSA

FÍSICA

Quando raios luminosos atingem uma superfície plana lisa ou rugosa, os raios luminosos podem sofrer desvios, ou seja, podem sofrer reflexão especular ou difusa.

Da mesma maneira que o som, as ondas luminosas também sofrem reflexão quando encontram um obstáculo no caminho. As leis da reflexão de ondas também se aplicam aos raios luminosos. De acordo com as leis da reflexão:

- o raio incidente, o raio refletido e a normal à superfície estão em um mesmo plano.

- o ângulo de incidência é sempre igual ao ângulo de reflexão.

Vamos estudar dois tipos de reflexão: especular e difusa.

Na figura acima podemos ver como se dá uma reflexão em superfície plana. Os traços em vermelho representam as cristas da onda. Nesse exemplo, as cristas da onda incidente e da onda refletida são planas, desenhadas como linhas retas. As duas setas mostram as direções de propagação das ondas incidente e refletida.

Em uma superfície plana e lisa, como a de um espelho plano, todos os raios que incidirem com a mesma direção serão refletidos com o mesmo ângulo. Raios paralelos que incidirem sobre uma superfície plana e lisa, como mostra a figura abaixo, continuarão paralelos após a reflexão. A reflexão nessas superfícies lisas é chamada de reflexão especular.

Quando a superfície for irregular ou rugosa, como a de uma folha de lixa ou de um vidro fosco, os raios que chegam em diferentes posições da superfície chegam com ângulos de incidência diferentes porque a normal muda ao longo da superfície. O ângulo de reflexão continua sendo igual ao de incidência, mas eles são refletidos em diferentes ângulos para quem olha a superfície. Esse tipo de reflexão se chama reflexão difusa. Veja a figura abaixo:

A reflexão da luz em uma folha de papel é um exemplo de reflexão difusa ou difusão da luz. Apesar de parecer lisa, a superfície do papel apresenta uma textura muito fina, que reflete a luz de maneira difusa, em todas as direções, como mostra o exemplo da figura acima. Por essa razão não vemos nossa imagem refletida em papel nem em nenhum outro objeto de superfície irregular.

Para ser possível observar uma imagem refletida é preciso que a superfície seja bem lisa. Os espelhos antigos eram feitos de cobre polido, dadas as características do material e a facilidade de se obter chapas de cobre. O cobre é um metal mole, que pode ser facilmente polido até que sua superfície fique lisa o suficiente para servir de espelho.

O que é a reflexão da luz?

Fig. 1 - A reflexão da luz numa
superfície lisa e polida

A propagação retílinea da luz pode ser perturbada por obstáculos que obrigam os raios luminosos a desviarem-se, tal como acontece com as ondas sonoras.

No nosso dia-a-dia estamos habituados a ver reflexos. Quando observamos o reflexo de uma imagem na água, ou quando vemos a nossa imagem num espelho, tais imagens resultam do facto de a luz ter a capacidade de se refletir em determinadas superfícies.

A Reflexão da luz ocorre quando a luz que incide numa superfície e é reenviada por essa superfície. Por exemplo, a luz da lanterna apresentada na imagem ao lado (figura 1) incide numa superfície que a reenvia - reflete.

A reflexão da luz pode ser:

Reflexão regular - Quando a luz é refletida numa superfície lisa e polida, ela reflete-se numa só direção. Por exemplo, quando vemos a nossa imagem num espelho.

Reflexão irregular (Difusão da luz) - Quando a luz é refletida em direções diferentes, devido ao facto da superfície de reflexão ser rugosa. Quando por exemplo observamos uma imagem refletida na água, em que a superfície da água não está completamente lisa (figura 3).

Vela no Prato

Ao colocar a taça por cima da vela o recipiente fica preenchido de ar quente, o que significa que a pressão dos gases aumenta. Conforme a água vai subindo e a chama enfraquecendo, a pressão dos gases dentro da garrafa diminui e a pressão atmosférica faz com que a água suba ainda mais.

Campo Magnético

É a região próxima a um ímã que influencia outros ímãs ou materiais ferromagnéticos e paramagnéticos, como cobalto e ferro.

Compare campo magnético com campo gravitacional ou campo elétrico e verá que todos estes têm as características equivalentes.

Também é possível definir um vetor que descreva este campo, chamado vetor indução magnética e simbolizado por . Se pudermos colocar uma pequena bússola em um ponto sob ação do campo o vetor terá direção da reta em que a agulha se alinha e sentido para onde aponta o polo norte magnético da agulha.

Se pudermos traçar todos os pontos onde há um vetor indução magnética associado veremos linhas que são chamadas linhas de indução do campo magnético. estas são orientados do polo norte em direção ao sul, e em cada ponto o vetor  tangencia estas linhas.

As linhas de indução existem também no interior do ímã, portanto são linhas fechadas e sua orientação interna é do polo sul ao polo norte. Assim como as linhas de força, as linhas de indução não podem se cruzar e são mais densas onde o campo é mais intenso.

A força magnética, ou força de Lorentz, é resultado da interação entre dois corpos dotados de propriedades magnéticas, como ímãs ou cargas elétricas em movimento.

No caso das cargas elétricas, a força magnética passa a existir quando uma partícula eletricamente carregada movimenta-se em uma região onde atua um campo magnético.

Considerando que uma carga pontual Q, com velocidade v, é lançada em uma região onde existe um campo magnético uniforme B, passa a atuar sobre ela uma força magnética com intensidade dada pela seguinte equação:

F = Q.v.B.senα

*α é o ângulo entre os vetores da velocidade v e do campo magnético B.

A direção do campo magnético é perpendicular ao plano que contém os vetoresv e B, e o sentido é dado pela regra da mão direita. Observe a figura:

A regra da mão direita mostra o sentido da velocidade, do campo e da força magnética

Veja que o dedo médio aponta na direção da velocidade v em que a carga está movimentando-se, já o indicador indica a direção do campo magnético B. O polegar aponta no sentido da Força magnética F.

O movimento adquirido pela carga elétrica ao entrar em contato com o campo magnético depende do ângulo em que ela foi lançada:

1. Quando a partícula lançada possui velocidade paralela às linhas de indução do campo magnético, a força magnética é nula.
   Observe que, nesse caso, o ângulo α = 0º ou α = 180 º. A equação que utilizamos para calcular a força é:
   F = Q.v.B.senα.
   E o sen 0º = sen 180º = 0
   Substituindo na equação, teremos:
   F = Q.v.B.0
   F = 0
   Se a força é igual a zero, a partícula mantém-se com a mesma velocidade e realiza movimento retilíneo uniforme na mesma direção do campo magnético.
2. Partícula lançada perpendicularmente ao campo magnético: o ângulo entre v eB será α = 90º. Como sen 90º = 1, teremos:
   F = Q.v.B.sen 90
   F = Q.v.B.1
   F = Q.v.B
   O movimento executado pela partícula é circular e uniforme, e o raio de sua trajetória é obtido da seguinte forma:
   F = F_cp
   Sabemos que:
   F = Q.v.B e F_cp = m.v²
                                    R
   Igualamos as expressões e obtemos:
   Q.v.B = m.v²
                 R
   R = m.v
         Q.B
   Quanto maior for a massa da partícula, maior será o raio de sua trajetória.
3. Partícula lançada obliquamente às linhas de campo: Nesse caso, devemos considerar as componentes x e y do vetor velocidade. A velocidade v_x tem o mesmo sentido que as linhas de campo magnético, enquanto v_y é perpendicular. A resultante da velocidade ocasiona um movimento circular e uniforme, com direção perpendicular ao vetor B, que pode ser denominado de helicoidal uniforme.

A unidade de medida da força magnética é a mesma de qualquer outro tipo de foça: o Newton. Existem inúmeras aplicações da força magnética, dentre elas, podemos citar os seletores de velocidade, motores elétricos e galvanômetros.