Índice de refração relativo

A luz sofre um desvio quando passa de um certo meio para outro, varia , a depender da velocidade da luz em ambos meios. A grandeza física que relaciona as velocidades nos dois meios, é o índice de refração relativo (n _2,1), que é definido como sendo a razão entre a velocidade da luz no primeiro meio (v₁) e a velocidade da luz no segundo meio (v₂):

Observação: o índice de refração relativo entre dois meios pode ter qualquer valor positivo, inclusive menores ou iguais a 1.

Índice de refração em alguns meios.

Fontes: Refração relativa

           Refracao-

Nitidez de Gauss

Depois de vários estudos sobre a obtenção de imagens em espelhos esféricos  o alemão Carl Friedrich Gauss, concluiu que para esse tipo de espelho não apresentar características tão marcante dos sistemas astigmáticos  devem se atendidas duas exigências, que ficaram conhecidas como " condições de nitidez de Gauss".

•  Os raios luminosos devem incidir próximos do eixo principal e pouco inclinados em relação a ele. Tais raios são chamados paraxiais. 

• O ângulo de abertura do espelho deve ser pequeno. Nessa condição, o raio de curvatura do espelho deve ser grande, ou seja, o espelho esférico se aproxima do espelho plano.

Fontes: CONDICOES-DE-NITIDEZ-DE-GAUSS

           Gauss

Reversão da imagem

Qualquer objeto colocado em frente a um espelho plano, a imagem  formada é sempre direita, ou seja, ela não sofrerá inversão. Apesar disso é possível perceber que um espelho plano sempre promove a chamada reversão da imagem "o lado do objeto passa a ser esquerdo da imagem e vice-versa).

Devido a este fenômeno da reversão das imagens para que os motoristas de automóveis possam ver a ambulância, viatura da policia, pelo espelho retrovisor de seus carros e consigam ler a palavra "Ambulância ..." corretamente, ela deve ser escrita de forma contraria, ou seja,  trocando a direita e a esquerda de luga. 

Fontes: Espelho-plano

            

            

Absorção da luz.

Existem algumas superfícies que não refletem e nem difundem a luz totalmente. Pelo contrário, elas absorvem a maior parte da luz. É o que se chama de absorção luminosa. Ou seja, a energia cedida transforma-se em outra forma de energia, em geral, em energia calorífica, aumentando a temperatura da superfície que incidiram.

 Essas superfícies têm como característica : rugosas, opacas e escuras. è devido a isso que em dias de qrande insolação é recomendavel o uso de roupas mas claras.

Fontes: http://ednaabreuucga.blogspot.com.br/2010/04/absorcao-da-luz.html

            http://www.sobiologia.com.br/conteudos/oitava_serie/optica4.php

  



Principio da propagação retilinea da luz.

Em um meio transparente, em que a luz tenha velocidade igual em qualquer direção (isotrópico) e que apresente idênticas em todos os seus pontos ( homogêneos), a luz se propaga em linha reta.

 

Há vários exemplos que comprovam esse princípio, como a observação do caminho percorrido pela luz que sai de um projetor de filmes. Outro exemplo é a câmara escura de orifício, que consiste numa caixa com um furo numa das faces (como se fosse uma máquina fotográfica bastante rudimentar). Esse furo permite a entrada de luz projetando uma imagem dentro da câmara na face oposta ao furo.

 



 

Se o principio da propagação retilinea da luz não fosse valida ou não se verificasse a sombra e o objeto que a geraram poderiam ter formas completamentes distintas.

 

Fontes: http://terceirosenergia.wordpress.com/2011/02/24/principios-da-propagacao-da-luz/

              http://educar.sc.usp.br/otica/luz.htm

Translação de um espelho plano

Um ponto-objeto P fixo está diante de um espelho plano. Se o espelho sofrer uma translação de uma distancia d, passando da posição A para a posição B, a imagem de P passa de P1 para P2, sofrendo um deslocamento D no mesmo sentido do espelho.

Como a imagem é simétrica ao objeto em relação a superfície do espelho,

pode escrever: PP2= 2PB



Observação: Podemos concluir que um espelho é transladado paralelamente a si mesmo, a imagem de um objeto fixo sofre translação no mesmo sentido do espelho, mas com comprimento equivalente ao dobro do comprimento da translação do espelho.

Se utilizarmos esta equação, e medirmos a sua taxa de variação em um intervalo de tempo, podemos escrever a velocidade de translação do espelho e da imagem da seguinta forma:

 

                                              

Quando o observador também se desloca, a velocidade ao ser considerada é a  velocidade relativa entre o observador e o espelho, ao invés da velocidade de translação do espelho, ou seja:

 

Fontes: espelhos-planos-2-

            Translacao-do-espelho-plano

            Otica/reflexao       

 

A cor de um corpo por reflexão

A luz branca (luz emitida pelo sol ou por uma lâmpada incandescente) é constituída por uma infinidade de luzes monocromáticas, as quais podem ser divididas em sete cores principais :

" Vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta "

As cores do corpo são determinado pela luz que é refletida difusamente.

A cor que um corpo apresenta por reflexão é determinada pelo tipo de luz que ele reflete difusamente. Assim por exemplo um corpo ao ser iluminado pela luz branca apresenta-se azul porque reflete a luz azul e absorve as demais. Um corpo iluminado pela luz branca apresenta-se branco, porque reflete difusamente as luzes de todas as cores.

Fontes: teoria/reflexão-da-luz

            cor-de-um-corpo

            mundo educação

Eclipse

Quando a sombra e a penumbra da Lua, determinadas pela luz do sol, interceptam a superfície da terra, ocorre os eclipses solares, que podem ser totais ou parciais.
          O eclipse solar total ocorre para um observador na situação assinalada por A na figura abaixo. Estando na região de sombra ele não recebe luz do Sol.
           O eclipse solar parcial ocorre para um observador situado na região de penumbra  assinalada por B na figura abaixo, o qual recebe luz de uma parte do sol, ficando a outra parte encoberta pela Lua.

O eclipse lunar ocorre quando a Lua penetra na região de sombra determinada pela luz do sol ao tangenciar a terra. Na região assinala por C na figura acima (noite na terra) um observador não poderá ver a Luan do céu pois, estando na sombra nosso satélite não reflete a luz do sol para a terra.

Um tipo de eclipse parcial do sol, denominado anular, ocorre quando o prolongamento do cone de sombra da Lua intercepta a superfície terrestre. OS habitantes da terra que presenciam esse eclipse observam um anel solar ao redor da lua, isto é, a Lua encobre a parte central do sol.

Fontes: Eclipse  

            astro.up

            eclipse-anular-do-sol

O Azul do céu

Exitem determinados corpos que refretam a luz difusamente. Por isso eles podem ser vistos por refração difusa. Eventualmente, pode ocorre que a cor de um corpo por reflexão seja diferente da cor por refração isto é as componentes refletidas difusamente por um corpo podem ser diferentes das refratadas difusamente.

De todas as cores componentes da luz solar a violeta e, em seguida a azul são as que sofrem maior difusão ao atravessarem a atmosfera terrestre. Por isso se a distancias percorrida não for muito grande (por exemplo ao meio-dia) são essas as componentes que chegam em maior proporção aos nossos olhos. Como eles são mais sensíveis a luz azul vemos o céu azul.

As gotas de aguá que formam as nuvens apresentam as mas diversos tamanhos e difundem em conjunto, todas as componentes da luz solar. Isso explica por que as nuvens são brancas.

Fontes: geocitie.saladefisica

Ângulo visual

Um globo ocular observa um objeto AB. De todos os raios de luz que partem de AB e atingem o globo ocular, consideramos os raios de luz que partem dos extremos A e B. Esse raio definem um ângulo a através do qual o observador vê o objeto AB. Esse angulo e determinado Ângulo visual.

O ângulo visual depende da extensão do objeto e de sua posição em relação ao globo ocular. Quanto maior a distancia do objeto ao gobo ocular, menos o ângulo visual e menor parece ser o objeto AB. O menos ângulo visual sob o qual o globo ocular vê os pontos A e B separadamente, chama-se limite de acuidade visual. Para o olho humano esse angulo é da ordem de um minuto. 

     

              EX: Um observador na terra vê a o sol e a lua sob angulo visual da ordem de meio grau.

Fontes: fisica optica.htm

           Modulo

Meios transparentes, translúcidos e opacos.

Os objetos são vistos com nitidez através de meios materiais, como o vidro comum, a aguá em pequenas camadas e o ar. Estes são denominados Meios transparentes. O vidro fosco, o papel de seda e o papel vegetal, por exemplo, permitem a visualização dos objetos mas sem nitidez. São os meios translúcidos. Outros meios, como a madeira e o concreto, não permitem a visualização dos objetos. São os meio opacos.

Para que um observador veja um objeto, a luz enviada por este deve atingir o globo ocular do observador. Podemos  então concluir que os meios transparentes e translúcidos permitem a propagação da luz, a qual segue trajetória regulares nos primeiros( visão nítida dos objetos) e irregulares nos segundo. Os meios opacos não permitem a propagação de luz.

Como é ilustrado na figura, a energia recebida pelo sensor pode não refletir a verdadeira temperatura do objecto. A reflectividade e a transmissividade são conceitos associados à natureza do objecto (opaco ou translúcido) e às    condições atmosféricas na zona entre sensor e objecto.                                                                                 

Um meio material é homogêneo quando as propriedades relativas a um elemento de volume são as mesmas, qual quer que seja o elemento considerado

Fontes: óptica
           transparentes-translúcidos-opacos.

Ciclo de Carnot

Em 1824, Carnot idealizou um ciclo que proporcionaria rendimento máximo a uma maquina térmica.
O ciclo de Carnot consta de duas transformações adiabáticas alternadas com duas transformações isotérmicas  todas elas reversíveis sendo o ciclo também reversível. Quando o ciclo é percorrido no sentido horário  o trabalho realizado é positivo e medido numericamente pela areá do ciclo.

O rendimento de uma maquina térmica que realiza o ciclo de Carnot ( maquina de Carnot) pode ser expressa por:

Essa fórmula permite estabelecer importante conclusão:

    O rendimento no ciclo de Carnot é função exclusiva das temperaturas absolutas das fontes quente e fria, não dependendo portanto da substancia trabalhante utilizada.

Por outro lado Carnot provou que essa formula corresponde ao máximo rendimento que pode ser obtido por uma maquina térmica operando entre duas temperaturas ( T1 quente e T2 fria). 

  

  "Há ciclos teóricos reversíveis que podem ter rendimento igual ao ciclo de Carnot, mas nunca maior." 

Para que a maquina de Carnot tivesse rendimento 100% ela deveria operar entre uma fonte quente e uma fonte fria a temperatura do zero absoluto, o que é irrealizável na pratica.

Exercício:

                  Em cada ciclo o trabalho fornecido pela máquina é de 1.000 J. Sendo as temperaturas das fontes térmicas 127°C e 27°C, determine o rendimento da maquina:

Fontes: ciclo-de-Carnot

            Sofisica

            if.ufrgs.br

Conversão de calor em trabalho: Máquina térmica

Quando um sistema por exemplo uma gás, realiza um ciclo em sentido horário no diagrama de trabalho, há transformação de calor em trabalho. Todavia, de acordo com a segunda lei, essa ocorrência não é possível como o sistema retirando calor de uma fonte e convertendo-o completamente em trabalho.
As maquinas térmicas como por exemplo a maquina a vapor, foram inventadas e funcionavam antes que seu principio teórico fosse estabelecido. 

Representa-se esquematicamente uma máquina térmica, sendo:
 Q1 o calor retirado  da fonte quente , T ó trabalho útil obtido e Q2 o calor rejeitado a fonte fria.

Uma maquina térmica bem conhecida é a locomotiva a vapor ( maria fumaça ). Nesta a fonte quente é a caldeira e a fonte fria é o ar atmosférico. O calor retirado da caldeira é parcialmente transformado no trabalho motor que aciona a máquina e a diferença é rejeitada para a atmosfera.

Para que a maquina funcione  deve existir sempre um sistema realizando ciclos continuamente. Esse sistema constitui a substancia trabalhante da maquina. No caso da locomotiva essa substancia é o vapor d'água.

As maquinas térmicas mas antigas costumam apresentar rendimentos baixos, inferiores a 30%.

Veículos movidos a vapor e maquina a vapor de Watt.

Fontes: maquinas- Térmicas

           ufsm.br/Calor

Conversão de trabalho em calor: Maquina Frigorifica

Maquinas frigorificas são dispositivos que, durante seu funcionamento, efetuam a transformação de trabalho em calor.  Os refrigeradores são maquinas frigorificas que, ao funcionarem  transferem calor de um sistema em menos temperatura (congelador) para o meio exterior, que se encontra a uma temperatura mas alta.

Evidentemente eles não contrariam o enunciado de Clausius da segunda lei, uma vez que a referida passagem não é espontânea, ocorrendo a custa de um trabalho externo ( nas geladeiras comuns,é o trabalho de compressor). Na figura Qf é a quantidade de calor retirada da fonte fria, W é o trabalho externo e Qq é a quantidade de calor total rejeitada para a fonte quente.

 A eficiência (e) de uma maquina frigorifica é expressa pela relação entre a quantidade de calor retirada da fonte fria (Qf) e o trabalho externo envolvido nessa transferência (W) " a eficiência é adimensional não possui unidade, não podendo ser expressa em porcentagem.

Fontes: brasilescola.com/fisica

           Maquinas-Frigorificas      

                            

Chaminés

Conceito

                Chaminés é uma tubulação, geralmente estruturada em alvenaria, localizadas geralmente sobre o telhado, que conduz para o ar livre a fumaça de fornos, lareira, churrasqueira ou fogões. As mesmas vem sendo alvo de ambientalistas, pois são nelas que são liberados os gases tóxicos causadores do efeito estufa.

Nas chaminés ocorre um fenômeno físico chamado convecção ou seja os fluidos mais quentes " menos denso" sobem enquanto os mas frios desçam " mais densos" desçam.

Porque as chaminés das indústrias são altas e largas?

As chaminés das industrias têm a função de facilitar a queima do material combustível. Para tal, ela deve permitir a entrada de ar rico em oxigênio e a saída dos gases provenientes da combustão já concluída. Por isso, é importantes que elas sejam largas o suficiente para que simultaneamente que alguns gases subam e outros desçam e altas pois proporciona uma maior tiragem.

Fontes: jotul, chamines das industrias.        

Processos de transmissão de calor: Convecção

A convecção é a forma de transmissão do calor que ocorre apenas em meios líquidos e gasosos onde a propagação do calor se dá através do movimento do fluido envolvendo transporte de matéria.

Como ocorre o processo:

Os fluidos mais quentes (menos denso) sobem enquanto os mais frios (mais densos) descem, implicando o transporte de matéria e calor concomitantemente.

A convecção pode ser classificada como natural, forçada, externa e interna dependendo do que é que está na origem do escoamento.

•  Na convecção forçada, o fluido é forçado a escoar-se sobre uma superfície ou no interior de uma tubagem, por ação de elementos exteriores como um ventilador ou uma bomba. 

• Na convecção natural o movimento observado é provocado por diferenças nas forças gravíticas, que se caracteriza pela ascenção do fluido mais quente e pela descida do mais frio (diferenças de densidade). 

• A convecção pode também ser classificada como externa ou interna, dependendo se o escoamento ocorre sobre uma superfície ou no interior de um canal. 

fontes: http://www.fisicafacil.pro.br/Calor.htm

           http://www.eduloureiro.com.br/index_arquivos/taula1.pdf

           http://www.infoescola.com/termodinamica/corrente-de-conveccao/