Simulações para estudo da cor, lentes e defeitos de visão

Estão neste sítio as simulações que foram utilizadas recentemente durante as aulas do 8º ano, quando estivemos a estudar a cor, os tipos de lentes e os defeitos de visão e sua correcção.

Também pode utilizar a seguinte simulação para estudar a cor e consequência da utilização de filtros.

Click to Run

Estudo da reflexão e refracção com o auxílio de animações

Estas duas animações interactivas são bastante úteis para o estudo dos fenómenos da reflexão e refracção.

• Reflexão

 

• Refracção

Aplicação da Lei de Snell, também conhecida por Snell-Descartes ou lei da refracção, pode ser enunciada de várias formas.

 

Na animação anterior ao clicar em Outro tem a opção de inverter o sentido da luz incidente e, dessa forma, estudar o fenómeno de reflexão total.

Mais animações úteis em vários campos da Física podem ser encontradas aqui.

Campo electromagnético gerado por uma carga oscilante

Esta animação permite visualizar o campo eléctrico e magnético criado por uma carga eléctrica oscilante. Gera-se desta forma uma onda electromagnética que se auto propaga, visto que a variação do campo eléctrico induz um campo magnético que, ao variar, induz um campo eléctrico. Há uma auto-sustentação dos dois campos.

A sua existência foi postulada por James Clerk Maxwell e confirmada experimentalmente por Heinrich Hertz.

 

Porque a cores tem mais encanto

A imagem seguinte já apareceu no post Espectro electromagnético, mas volto a colocá-la pois acho que está muito boa.

Para analisar em mais detalhe a zona do visível, aqui fica esta outra imagem (comprimentos de onda em nm). Fonte. As letras são as iniciais das cores em inglês: Violet, Blue, Green, Yellow, Orange, Red.

Devido às diferentes versões do manual existentes na turma, aqui está uma tabela que relaciona as frequências e comprimentos de onda com as diferentes cores. Fonte.

E, para os meus alunos do 10º, aqui está a imagem prometida para que mais facilmente possam realizar o exercício da ficha de trabalho.

Bom trabalho.

Prémio Nobel da Física de 2009

Foi uma descoberta relacionada com a fibra óptica, esse material que hoje forma o sistema circulatório que faz correr a informação à volta do mundo, que valeram a Charles Kao, da Universidade de Hong Kong, metade do Nobel da Física deste ano. William Boyle e George Smith repartem a outra metade, por terem inventado a primeira tecnologia de imagem que utiliza um sensor digital (CCD), que hoje se tornou o olho electrónico usado em quase todas as áreas da fotografia.

Com uma fibra do mais puro vidro, é possível transmitir sinais de luz à distância de 100 quilómetros – nos anos 1960, quando Kao (76 anos) fez as suas descobertas, apenas era possível transmitir informação por fibras ópticas à distância de 20 metros.(…)

A tecnologia CCD usa um efeito fotoeléctrico, teorizado por Albert Einstein, que valeu ao famoso físico o Nobel de 1921. Através deste efeito, a luz é transformada em sinais eléctricos. O desafio a que se propuseram Boyle e Smith, ao conceber um sensor de imagem, foi torná-lo capaz de captar e ler sinais numa enorme quantidade de pontos de imagem (pixels), muito rapidamente.

O CCD tornou-se o olho electrónico das câmaras digitais e revolucionou a fotografia: a luz passava a poder ser capturada electronicamente, em vez de numa película. E, claro, se já está sob formato digital, fica facilitada a distribuição dessas imagens, por fibra óptica ou outros canais. Notícia completa aqui. Também pode lê-la aqui.

Leia também as declarações sobre o tema da directora do Centro de Investigação de Materiais da Universidade Nova de Lisboa, Elvira Fortunato.

Quiz 14: Física 8º – Luz 02

Temas: espectro electromagnético, a luz e as suas propriedades, a cor dos objectos e as lentes e defeitos de visão (miopia e hipermetropia).

Pode encontrar neste blogue muitos recursos que o podem ajudar. Utilize a pesquisa na barra lateral ou dê uso às etiquetas. Para aceder a outros questionários deste tipo, procure pelo tema Quiz.

Há questões em que surgem instruções. Dê-lhes a devida atenção para evitar perder pontos sem necessidade.

Qualquer dúvida ou falha que detectem, enviem um comentário.

Sugiro que cliquem em Full screen (abaixo de start quiz) e, na janela que irá abrir cliquem em Print (canto superior direito). Desta forma poderão ver e responder a todas as questões, voltando a trás e corrigindo quando necessário. Após a última questão aparece o botão para submeter todas as respostas de uma só vez.

Bom trabalho.

Aviso para os alunos que o realizaram na aula, para avaliação:

Deverão seguir esta ligação para consultar o seu resultado e analisar as respostas erradas que deram. Se tiverem alguma questão, escrevam um comentário neste post.

Já atribuí todas as bonificações decorrentes de erros de formatação na respostas.

Quiz 13: Física 8º – Luz 01

Mais um questionário (Quiz) para todos interessados em avaliar os seus conhecimentos de Física.

Temas: espectro electromagnético, a luz e as suas propriedades, a cor dos objectos e as lentes e defeitos de visão (miopia e hipermetropia).

Pode encontrar neste blogue muitos recursos que o podem ajudar. Utilize a pesquisa na barra lateral ou dê uso às etiquetas. Para aceder a outros questionários deste tipo, procure pelo tema Quiz.

Há questões em que surgem instruções. Dê-lhes a devida atenção para evitar perder pontos sem necessidade.

Qualquer dúvida ou falha que detectem, enviem um comentário.

Bom trabalho.

Sugiro que cliquem em Full screen (abaixo de start quiz) e, na janela que irá abrir cliquem em Print (canto superior direito). Desta forma poderão ver e responder a todas as questões, voltando a trás e corrigindo quando necessário. Após a última questão aparece o botão para submeter todas as respostas de uma só vez. Agradeço à Marta a dica muito útil.

A validade das leis da Física

Tradução da legenda: “Com os anos que tem, é lógico que se atrase um pouquito”

Autor: Quino, Deixem-me inventar

Autor: Quino, Deixem-me inventar

Estes desenhos do genial Quino sugerem-lhe algum comentário?

Ciência e Arte - 7

Três esferas II, M.C. Escher.

Litografia, 1946.

A esfera da esquerda é transparente e mostra de forma fotorrealista a luz refractada através de si, em direcção ao observador e sobre a superfície.

A esfera ao centro é reflectiva e mostra a imagem de Escher no seu estúdio enquanto desenhava as três esferas. Nela ocorre a reflexão especular.

A esfera da direita é opaca e nela ocorre a reflexão difusa.

Para mais obras deste artista holandês, visite o sítio oficial, ou ainda este sítio.

Fonte da descrição e fonte da imagem.

Ciência e Arte - 6

Mão com esfera reflectora ou Auto-retrato em espelho esférico, M.C. Escher.

Litografia, 1935.

Para mais obras deste artista holandês, visite o sítio oficial, ou ainda este sítio.

Fonte da imagem.

E se víssemos o mundo na gama dos infravermelhos?

Neste vídeo muito interessante, a Dra. Michelle Thaller explica muito bem o que são os infravermelhos e como seria o mundo à nossa volta se os conseguíssemos ver.

Encontrei-o aqui, no sítio Cool Cosmos da NASA, mas preferi colocar a versão que está no YouTube, por ser mais prático. Está em inglês.

Recomendo que leia primeiro estes posts.

• Ver o mundo com outro olhos
• Eureka! Radiação e o espectro electromagnético
• Espectro electromagnético

Eureka! Radiação e o espectro electromagnético

Num post anterior (Eureka! Alavancas e Impulsão) dei a conhecer a série Eureka!, uma série de 30 episódios produzida pela TVO, com o objectivo de ensinar Física. O primeiro episódio foi emitido a 1 de Setembro de 1981.

Pode encontrar aqui todos os 30 episódios, ou ainda aqui.

Este episódio é sobre a radiação e o espectro electromagnético. Descreve de forma muito simples a interacção da radiação com a matéria e o fenómeno da cor que os objectos apresentam.

Ver o mundo com outro olhos

Antes de ler este post, recomendo que leia este outro: Espectro electromagnético.

Como veríamos o mundo à nossa volta se os nossos olhos fossem capazes de captar radiação com outras frequências que não as da luz, dita, visível?

Se víssemos infravermelhos era assim:

Reparem como os infravermelhos nos permitem saber as diferentes temperaturas a que se encontram as diferentes zonas da máquina de fazer café. Fonte da imagem.

Reparem como os infravermelhos passam facilmente através do saco de plástico preto, que é opaco à luz visível. Nota: a escala de temperatura está, neste caso, em Fahrenheit. Fontes da imagem no visível e no infravermelho.

 

Nas duas imagens anteriores podemos observar:

• uma análise ao isolamento térmico de uma casa (as zonas escuras são zonas por onde o ar frio está a entrar).

• um lagarto (animal de sangue frio) sobre o peito de um homem.

Fonte de ambas.

Todas as imagens de infravermelhos anteriores foram obtidas com recurso a uma câmara termográfica.

Exemplos de animais que são capazes de detectar infravermelhos: algumas serpentes como a Crotalinae e a Boidae, o morcego vampiro comum e uma espécie de escaravelhos (Melanophilia acuminata) que procuram incêndios florestais para poder colocar os ovos nas árvores queimadas. Ver mais aqui.

 

Se víssemos ultravioletas era assim:

As fotos da esquerda foram retiradas com luz visível e as da direita com luz ultravioleta.

Os insectos, como as abelhas conseguem detectar os UV, pelo que não vêem as flores como nós as vemos. Vistas com detectores de UV surgem “pistas de aterragem” ou alvos para que os insectos mais facilmente encontrem o pólen. Fonte das imagens.

Também as aves, peixes, alguns répteis e mamíferos conseguem ver no ultravioleta. Pode ler mais sobre o assunto nos seguintes sítios: [1], [2], [3] e [4].

 

Se víssemos raios-X era assim:

Clique nas imagens para as ver em bom tamanho.

A fotografia mais à esquerda foi encontrada aqui, sem informação de autor.

As outras duas fotografias são da autoria de Nick Veasey. Visite o seu sítio e deslumbre-se. Também pode aceder aqui a uma apresentação do seu trabalho.

Era fantástico podermos ver todo o espectro electromagnético não era?

Seguir-se-ão outros posts sobre o tema.

Documentário da BBC muito interessante: Light Fantastic

Light Fantastic é um documentário da BBC.

Explora o tema da luz, o fenómeno que rodeia e afecta quase todos os aspectos das nossas vidas, mas de que poucas vezes nos damos conta.

Composta por quatro episódios:

1. Let There be Light
2. The Light of Reason
3. The Stuff of Light
4. Light, The Universe and Everything

Este documentário, apresentado por Simon Schaffer, leva-nos numa viagem pela história da óptica e revela-nos as respostas que foram sendo dadas ao longo dos séculos à pergunta: O que é, afinal, a luz?

Infelizmente os vídeos que indiquei abaixo já não estão disponíveis (ainda os deixo aqui pois pode ser que reapareçam). Tenho pena pois estavam legendados em português. De forma a remediar e até encontrar novamente a versão legendada (deve ser difícil), aqui fica a série completa, mas em inglês. Julgo que alunos do secundário já deverão ter um domínio da língua suficiente para desfrutarem deste excelente documentário.

Recomendo.

Já conhecia esta série há uns anos, tendo-a visto na sua versão original, em língua inglesa. Recentemente encontrei no AstroPt (aqui deixo o agradecimento), ligações para toda a série legendada em português. Este e outros documentários interessantes foram disponibilizados no YouTube pelo utilizador vdfis.

Aqui estão os 4 episódios, cada um dividido em 7 partes.

Em cada um dos vídeos é possível aceder a todas as 7 partes. Vá vendo aos poucos. De certeza que achará que o tempo foi bem investido.

Espectro electromagnético

O espectro electromagnético é o conjunto de todas as frequências da radiação electromagnética.

Esta radiação toma a forma de ondas que se propagam tanto em meios materiais como no vácuo. Consiste em em dois campos (ver imagem), um campo eléctrico e outro campo magnético, que oscilam em fase, perpendicularmente um ao outro e também à direcção de propagação da onda.

A energia de uma radiação é directamente proporcional à sua frequência, tal como é ilustrada pela seguinte equação (Relação de Planck), em que h é a constante de Planck.O comprimento de onda (λ) e a frequência de uma onda são inversamente proporcionais, sendo a velocidade (v) com que a onda se propaga, a constante de proporcionalidade. Isto está descrito na expressão seguinte:Para mais informação sobre ondas, consulte este post (Som: estudo das características de ondas com recurso a animações).

Na imagem seguinte está representado o espectro electromagnético.

Como é facilmente observável, a radiação electromagnética é classificada em diferentes tipos, de acordo com a sua frequência (ou energia ou comprimento de onda).

Por ordem crescente de frequência e de energia e decrescente de comprimento de onda, temos:

• ondas rádio
• microondas
• radiação infravermelha
• luz visível
• radiação ultravioleta
• raios-X
• raios gama

Na imagem seguinte (encontrada aqui e sujeita a algumas modificações), podemos ver a relação entre as diversas radiações, o modo como são produzidas e a a sua aplicação ou produção prática.

É importante notar que os nossos olhos apenas são sensíveis a uma pequena porção do espectro electromagnético. Todas as outras radiações que nos rodeiam são invisíveis e, portanto, passam-nos completamente despercebidas. Como seria o mundo à nossa volta se as conseguíssemos ver? Em breve aqui colocarei mais sobre este assunto.

Som: estudo das características de ondas com recurso a animações

Este é mais um post dedicado ao estudo do som e das ondas. Recomendo que consulte aqui os outros.

A campainha da figura ao lado está dentro de uma campânula de vidro. Pressione o botão verde para activar a campainha e novamente para remover o ar da campânula. Observe o que sucede à medida que o vácuo é criado. Os círculos azuis representam as ondas sonoras.
Quando se percute um címbalo, este vibra. Esta vibração propaga-se para as moléculas do ar e está criada uma onda sonora. Tal pode ser observado na imagem à direita. Para saber mais, recomendo este post: O que é uma onda?

Agora é fácil perceber por que razão o som não pode viajar no vácuo. Se não há moléculas para vibrar, não pode haver som. O som só pode viajar num meio material. Pode atravessar sólidos, viajar pelo ar e pela água e outros líquidos. Diz-se que esta é uma onda mecânica.

Por outro lado, a luz, a onda luminosa não é formada por partículas a vibrar, mas é formada por campos eléctricos e magnéticos oscilantes, podendo existir no vácuo: é uma onda electromagnética.

Outra forma de classificação das ondas é quanto à relação entre a direcção de propagação da onda e a direcção com que vibram as partículas do meio (ou as propriedades electromagnéticas do mesmo). Para saber mais, recomendo este post: O que é uma onda?

Com as duas animações interactivas seguintes, pode criar ondas transversais e longitudinais. Leia as instruções de cada uma (recomendo que não movimente o rato com muita rapidez).

As quatro animações anteriores foram retiradas daqui.

Mas como caracterizar pormenorizadamente uma onda?

Para isso temos que utilizar números, claro. Precisamos de quantificar certas características, que passo a definir:

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

Período (T) - Característica essencial que caracteriza uma onda. Geralmente define-se pelo tempo que um ciclo demora a ser percorrido. Ou, de outra forma, é o tempo necessário para que as características da onda se repitam. A sua unidade SI é o segundo (s).

Frequência (f) - Esta grandeza corresponde ao número de vezes que um ciclo é percorrido por unidade de tempo e em unidades SI vem em s^-1 ou Hz (em homenagem ao Físico Heirich Hertz). É dada pela expressão   .

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. A sua unidade SI é o metro (m).

Na figura ao lado (encontrada aqui) podemos ver representadas cada uma destas características. É importante reparar na diferença entre os dois eixos horizontais. No gráfico superior o eixo horizontal mede tempo, pelo que a distância entre picos é o período. No gráfico inferior o eixo horizontal mede deslocamento, pelo que a distância entre picos é o comprimento de onda.

 

As duas animações interactivas seguintes permitem-lhe modificar (arrastando os pontos verdes) as características de uma onda. Encontradas aqui.

Finalmente, a velocidade (ou rapidez) com que uma onda se propaga (v) define-se como a rapidez à qual um ponto, caracterizado por uma determinada fase, se desloca no espaço. Pode ser calculada pelas expressões     ou   .  A sua unidade SI é o metro/segundo (m/s).

Por exemplo, na animação à direita (encontrada aqui), se dividir a distância entre picos consecutivos pelo tempo necessário para que estes picos desapareçam da animação, pode calcular facilmente a velocidade da onda representada.

E depois de isto ser tudo lido e experimentado com muita atenção, que tal um Quiz para testar os conhecimentos adquiridos? Pois é o que aparecerá aqui em breve. Prepare-se.