DR1 - STC FICHA INFORMATIVA Nº3

Ondas electromagnéticas

De toda a energia radiada pelo Sol, só uma pequena parte chega à Terra.

Fig.1. Radiação solar que atinge a superfície da Terra.

A Terra emite a energia que recebe. Todos os corpos emitem energia.

A quantidade de energia emitida por um corpo depende da sua área, da sua temperatura, e de outros factores. Quando de fala em energia radiante estamos a falar de ondas electromagnéticas ou ondas de luz.
É importante tomarmos consciência de como estamos imersos em ondas electromagnéticas. Iniciando pelo Sol, a maior e mais importante fonte para os seres terrestres, cuja vida depende do calor e da luz recebidos através de ondas electromagnéticas, e continuando pela utilidade prática nas suas utilizações em muitos ramos da ciência. Há ainda as fontes terrestres de radiação electromagnética: as estações de rádio e de TV, o sistema de telecomunicações à base de microondas, lâmpadas artificiais e muitas outras.
A era das telecomunicações conheceu uma evolução extraordinária. Em Janeiro de 2004, o mundo observou, em directo, via satélite, as primeiras imagens do robô Spirit a deslocar-se na superfície do planeta Marte. São as radiações electromagnéticas que permitem a transmissão de sinais a longas distâncias. Hoje em dia, é possível transmitir informações, através de sinais, entre diferentes zonas do globo. Estas informações “transportam” textos, dados, som, imagem e vídeo.
Comecemos por caracterizar as ondas de uma maneira geral.
Todas as ondas têm aspectos comuns. A figura 2 mostra ondas numa corda quando se agita a sua extremidade para cima e para baixo. Cada ponto da corda move-se para cima e depois para baixo, novamente para cima, para baixo, e assim sucessivamente...

Fig.2. Ondas numa corda que são provocadas por agitação da mão.

Uma onda é, portanto, a propagação de uma “perturbação”. No caso da figura 2 “perturbação” é o deslocamento vertical dos pontos da corda; no caso da figura 3 é o deslocamento (também vertical) dos pontos da superfície do líquido.

Fig.3. Onda do mar que se desloca da esquerda para a direita mostram-se duas imagens em instantes diferentes). A bóia apenas oscila verticalmente.

As ondas, sejam elas quais forem, numa corda, no mar, no ar, na Terra, precisam de um meio para se propagar. Mas as ondas electromagnéticas não! Propagam-se mesmo no vazio. Apesar de o espaço entre o Sol e a Terra ser vazio, a radiação solar - constituída por ondas electromagnéticas - chega à Terra.

Todas as ondas, independentemente da sua natureza, podem ser descritas por quatro características:
· amplitude;
· comprimento de onda;
· período;
· frequência.

A amplitude indica se a onda é mais ou menos intensa. O comprimento de onda e o período estão relacionados com a repetição no espaço e no tempo. A repetição espacial de uma onda é caracterizada pelo comprimento da onda, ao passo que a repetição temporal é caracterizada pelo período. Para estudarmos a varrição de uma onda no espaço, temos de considerar um certo instante no tempo. Por outro lado, para estudarmos a sua dependência temporal, temos que nos fixar num certo ponto do espaço.

Fig.4. Evolução no espaço de uma onda. Indica-se a amplitude, A, e o comprimento de onda, l.

A figura 4 representa a evolução de uma onda no espaço. Se se tratar de uma onda numa corda, o que se representa é o deslocamento vertical dos vários pontos da corda num certo instante fixo, em função da posição ao longo do eixo dos xx. A amplitude, A, e o comprimento de onda, l, estão indicados na figura. A amplitude é o afastamento máximo e o comprimento de onda é a distância entre pontos como P e P’ que estão na mesma fase de vibração. Dizer que estão na mesma fase significa que os pontos se encontram em idênticas condições.

A unidade de comprimento de onda no Sistema Internacional é o metro.
Vejamos agora a onda do ponto de vista da variação temporal (ver figura 5). No caso da onda na corda, o que está representado é o deslocamento vertical de um dado ponto da corda em função do tempo. A amplitude e o período estão indicados na Fig.5.

Fig.5. Evolução no tempo de uma onda, indicando-se a amplitude, A, e o período, T.

O período, que se designa por T, é o tempo de um ciclo completo ou seja, de uma repetição no tempo. Por exemplo, um período é o intervalo de tempo entre o instante t1 e o instante t2: T = t2 - t1 (ver Fig.4). A unidade de período no Sistema Internacional é o segundo.
A frequência, que se designa por f, é definida como o inverso do período.
A unidade de frequência no Sistema Internacional é o s-1, que se designa por hertz (símbolo Hz) em homenagem ao físico alemão Heinrich Hertz, que viveu nos séculos XIX e XX. (Múltiplos do Hz: quilohertz (1kHz = 103Hz); megahertz (1MHz = 106Hz); gigahertz (1GHz = 109Hz)).
Podemos interpretar a frequência como o número de ciclos efectuados numa unidade de tempo. Por exemplo, se o período for 0,5 s, isso significa que num segundo há 2 ciclos completos.
Na região centro de Portugal, a Antena 1 emite em FM com frequência 94,9 MHz. Isso significa que o campo eléctrico e o campo magnético da onda electromagnética emitida por uma antena desta rádio executa 94,9 milhões de ciclos em cada segundo.
O comprimento de onda e o período estão relacionados. A velocidade de propagação da onda é a razão entre o comprimento de onda e o seu período, o que significa que num período a onda progride uma distância exactamente igual ao seu comprimento de onda.

STC, Sandra Antunes