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Produto (Texto de Apoio) - Instituto de Física

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1. eres 69 3 6 Atividade experimental 5 Indu o eletromagn tica i serem 71 EX CICICIOS docs usei ad id e DO dc A O co LUSO CE apa Eb GRAN E 75 B is 18 9 immmm mmmmmmmmmmmmmmrmrmmmmmmmmmmmmmmrmmmmHmHHHHrrmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmicrmr 85 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 INTRODU O Considerando que o ser humano em geral entende muito pouco sobre o funcionamento e sobre a aplica o de conhecimentos cient ficos nos produtos da tecnologia utilizados no cotidiano e conhecendo a realidade do Ensino M dio tanto do ponto de vista da forma o e capacita o do corpo docente quanto do desinteresse dos discentes em estudar F sica propomos uma alternativa mais atraente de ensinar F sica de f cil acesso e que pode contribuir para a constru o de um cen rio mais animador No presente trabalho propomos explorar aplica es tecnol gicas para ensinar conhecimentos cient ficos fazendo uso de recursos de m dia que geralmente despertam interesse tanto nos professores como nos alunos sendo potencialmente significativos A gama de novos conhecimentos cient ficos associada rapidez da evolu o tecnol gica imp e um desafio s escolas e aos professores no sentido de tornar o ensino de ci ncias em geral e de F sica em particular mais atraente e vinculado realidade Por um lado a proposta procura i
2. Distribui o eletr nica do tomo de ferro onde cada seta indica um el tron Seta que indica para cima representa um el tron com spin up ou 1 2 e a seta que indica para baixo representa um el tron com spin down ou 1 2 Observe que em cada orbital quando existem dois el trons eles t m spins opostos Na maioria dos tomos os el trons formam pares de spins antiparalelos ou spins opostos emparelhados o que resulta num magnetismo nulo Por isso a maioria dos elementos qu micos n o manifesta propriedades magn ticas Para cada el tron com spin para cima interagindo com um campo magn tico externo h um el tron correspondente com spin para baixo cancelando o efeito magn tico do primeiro Mas em elementos como o ferro o n quel e o cobalto h el trons n o pareados como mostra o exemplo da figura 2 14 O spin resultante dos el trons n o pareados torna esses elementos magn ticos 2 6 3 MATERIAIS MAGN TICOS A classifica o dos materiais em magn ticos e n o magn ticos foi obtida a partir de evid ncias experimentais ao longo do tempo Podemos testar se alguma subst ncia tem propriedades magn ticas ou n o fazendo o seguinte experimento fixemos um m muito potente e aproximemos na regi o dos p los diferentes materiais Se um objeto que n o m permanente mas for repelido trata se de material diamagn tico Se um objeto que n o m permanente for atra do trata se de materi
3. Sampling freg 11025Hz Ini C Arquivos de programasNSillanumSoftWA INI Off Settings Phase Wave Fregmeter Filters Floating Windows mode HELP Mizagem est reo E AEE Ch AfL Ch BIR Vpos Trig D msd oj j se H 7 9637 jr T Zoom rr m il l Trigger x Trigger Trigger Slope AA ba Fa b n i Lis cad ba nl KNE aA TET ET ETVEMADEBRERESC TERA LRES Positive E T T Negative T amp Delta Th Ei 25 s V D A fa l DCremoval is 0 11 74d8 2f vp Main More options Stay on top Capture scope M MVolt meter Capture spectrum Freg meter Wavelff Info Wave Gen Phase wait 0 V THD Z THD Noise Eny ES E used 0 Y axis X axis fed muis Hold l true x I Lines 2 i F nto Average e i 1 Step Channel s Auo da lhA z QI A 11 23PM peee 5 Iniciar O DISSERTACAO 2 T vERSAO 9 Modo de Ti FIGURAS VA Modo d T FIG OSCILOSCOPE Visu g Figura 3 8 Janela principal do software Visual Analyser que ser utilizado como ferramenta de medida e coleta de dados nas atividades que utilizam o computador compreens o de fen menos f sicos e na melhoria da qualidade do Ensino da F sica apesar das suas limita es 55 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 1 1 ORIENTA ES PRELIMINARES SOBRE O FUNCION
4. TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 0 999999 Cloreto de Ferro 1 0039 Permalloy At 100 000 Fonte Ci ncias Qu micas e Biol gicas Maiztegui Alberto P et all Ed Globo 1980 p 835 Veja que dos materiais apresentados na tabela o permalloy aquele que capaz de atingir o maior grau de magnetiza o Permalloy uma liga feita de ferro e n quel que pode variar na propor o de 35 a 90 de n quel em ferro de acordo com as propriedades desejadas O estudo de materiais magn ticos importante pois o surgimento de novas alternativas tem revolucionado v rios campos da atividade humana como o surgimento de equipamentos mais sofisticados e econ micos na rea da eletr nica m s supercondutores empregados nos aceleradores de part culas a resson ncia magn tica nuclear que permite fazer diagn sticos de doen as a revolu o no campo da inform tica com o surgimento de computadores cada vez mais potentes e com maior capacidade de armazenamento poss vel gra as ao surgimento de fitas magn ticas disquetes e agora discos r gidos cada vez menores e com maior capacidade Nestes dispositivos os dados s o armazenados em forma de pequenos campos magn ticos pois s o revestidos de uma fina camada de part culas magn ticas 2 7 PROCESSOS DE MAGNETIZA O Na pr tica para magnetizar um corpo necess rio que ele seja imerso num cam
5. es os discos param de girar o colch o de ar se desfaz e as cabe as de leitura podem tocar os discos magn ticos provocando riscos no filme magn tico Assim setores riscados dos discos s o inutilizados causando tamb m a perda dos dados gravados neste setor Por 44 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 este motivo sempre recomend vel desligar seu computador atrav s do procedimento recomendado para cada marca para que a cabe a seja recolhida para a posi o de descanso Nos computadores atuais o processo de desligamento autom tico Para diminuir a ocorr ncia de acidentes os modernos HDs s o dotados de um pequeno m em um dos lados do atuador que tem a fun o de atrair a cabe a de leitura para a posi o de descanso em casos de falta de energia 2 6 MAGNETISMO O termo magnetismo nos remete ao passado mais precisamente ao tempo do imp rio grego Sabe se que os gregos j observavam fen menos el tricos e magn ticos antes de Cristo mas pouco se sabia sobre o magnetismo at o s culo XVIII Apesar do uso da b ssola pelos chineses e pelos navegadores europeus eles n o sabiam que a orienta o da agulha da b ssola era devida ao fato de que a Terra se comporta como uma grande esfera magn tica A origem do termo magnetismo no entanto duvidosa mas certamente decorre do fato de que pedras com propriedades especiais for
6. feita de material magn tico como cobalto ou n quel A descoberta de novos materiais magn ticos possibilitou grandes avan os e melhorias que contribu ram no aumento da capacidade de armazenamento de dados Surgiram estruturas artificiais de filmes finos que podem ser preparados por v rios m todos Al m disso a camada magn tica recoberta por uma fina camada protetora que oferece uma pequena prote o contra poss veis impactos Motor Bra o do Voice Coil Atuador Disco Eixo Figura 2 5 Fotografia indicando os principais componentes de um Disco R gido 38 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 O atuador um mecanismo formado por uma bobina m s e um bra o mec nico que se move em torno de um eixo e tem como fun o posicionar o cabe ote de grava o e leitura A bobina localizada em uma das extremidades est imersa no campo magn tico de m s muito potentes os quais s o fabricados com materiais magn ticos especiais formados por uma liga de neod mio ferro boro NdFeB Estes m s tamb m s o conhecidos como Terras Raras ou Super m s que surgiram no mercado a partir de 1980 No processo de fabrica o desses m s utiliza se a t cnica de compacta o de ligas pulverizadas seguida de sinteriza o Estes s o os materiais magn ticos mais modernos atualmente existentes no mercado e que possuem as melhores proprieda
7. tempo gasto para efetuar essas oscila es f ess 1 T Apresentamos uma sugest o de tabela para organizar os dados obtidos durante as medidas e representar os resultados obtidos E E E ooo E ATIVIDADES EXPLORAT RIAS Este o momento onde os grupos apresentam oralmente suas observa es an lises e conclus es que resultaram a partir do desenvolvimento das atividades Al m das situa es individuais de cada grupo sugerimos que o professor fa a o questionamento a seguir 1 Quando o p ndulo 1 posto a oscilar como se comportam os p ndulos 2 3 e 4 Por qu 2 Quando o p ndulo 2 posto a oscilar como se comportam os p ndulos 1 3 e 4 Por qu 3 Quando os p ndulos 1 e 2 s o postos a oscilar simultaneamente como se comportam os p ndulos 3 e 4 4 Qual a rela o existente entre a resson ncia dos p ndulos e o aquecimento dos alimentos pelo forno de microondas 5 Como podemos montar um sistema de resson ncia utilizando r guas de pl stico ou de madeira 62 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 3 ATIVIDADE EXPERIMENTAL 2 PRINC PIOS DA GRAVA O MAGN TICA Lembrando da hist ria da grava o magn tica e que a primeira m sica foi gravada sobre um fio de a o o autor deste trabalho elaborou a presente atividade para entender e explorar os princ pios da grava o e leitura magn tica uti
8. A 5 927 dB a amplitude 67 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Repita os procedimentos para outras frequ ncias como 120 Hz 150 Hz 200 Hz ou frequ ncias mais altas como 1 000 Hz 2 000 Hz ATIVIDADES EXPLORAT RIAS 1 Considerando a placa de som do computador que gera o sinal de udio um circuito ressonante o que representa uma onda completa no gr fico V x t 2 Geralmente as ondas geradas no gr fico V x t s o compostas ou seja n o s o ondas senoidais Como o gr fico gerado no espectro pode explicar esse comportamento E qual o fen meno ondulat rio que explica esse fato 3 Qual a rela o existente entre a frequ ncia da onda fundamental e as frequ ncias das componentes que formam o espectro de uma onda composta 4 Discuta sobre a rela o existente entre a forma de gera o de ondas pela placa de som do computador e o magnetron do forno de microondas Quais s o as semelhan as e diferen as entre as oscila es produzidas nos dois casos 5 Agora use sua criatividade e proponha uma atividade pr tica com a finalidade de explorar algum fen meno f sico utilizando o computador como instrumento de medida 68 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 5 ATIVIDADE EXPERIMENTAL 4 RESSON NCIA EM CORDAS Entender o fen meno
9. atrav s de microondas Essas perguntas ou d vidas ser o esclarecidas no transcorrer dos trabalhos deste projeto O tema muito interessante e para estud lo vamos desmontar um forno de microondas realizar experimentos que ajudem a entender os princ pios que explicam o seu funcionamento estudar textos e visitar endere os eletr nicos para aprofundar os conte dos que descrevem tais princ pios O objetivo deste manual construir um conjunto experimental kit do forno de microondas desmontado servindo como apoio did tico para professores e estudantes que poder o montar na sua Escola Assim pretendemos contribuir para uma aprendizagem significativa da f sica a partir da sua aplica o nos produtos da tecnologia presentes em nosso cotidiano O forno de microondas um aparelho relativamente simples especialmente quando comparado com outros equipamentos tecnol gicos Antes de discutirmos os princ pios de seu funcionamento vamos desmontar um forno de microondas sempre respeitando as dicas e precau es para evitar acidentes 1 1 MANUAL DO FORNO DE MICROONDAS Para conhecer a estrutura f sica de um forno de microondas e estudar a fun o de cada componente importante desmont lo Recomendamos visitar oficinas de suporte t cnico para eletrodom sticos onde facilmente se conseguem doa es gratuitas de componentes e fornos fora de uso Assim a presente atividade poder ser desenvolvida em qualquer Escola poi
10. es de vibra o ocorrendo periodicamente convers es de energia cin tica em energia potencial el stica e vice versa Nesse caso se mant m o termo onda por se tratar de uma superposi o de duas ondas que se propagam em sentidos opostos A forma o de ondas estacion rias n o uma exclusividade para cordas ou ondas sonoras O fen meno ocorre com qualquer tipo de onda confinada inclusive ondas eletromagn ticas Num forno de microondas a c mara de cozimento dimensionada de maneira que as suas paredes sempre coincidam com n s das microondas como vemos na figura 1 22 Assim praticamente n o haver absor o de energia das ondas pelas paredes do forno proporcionando reflex es pr ximas condi o ideal de forma o de onda estacion ria O alimento colocado sobre um prato girat rio para garantir uma distribui o uniforme de energia pois se o alimento permanecesse est tico ter amos pontos frios em locais que coincidissem com os nodos das ondas estacion rias Figura 1 22 Ondas estacion rias no interior de um forno de microondas MAI 2006 p 176 A dist ncia entre as paredes da c mara de cozimento deve ent o ser um m ltiplo inteiro de meio comprimento de onda das microondas utilizadas no processo Como as microondas utilizadas t m uma frequ ncia de 2 45 GHz um comprimento de onda corresponde s 8 Sono 01224me meio comprimento de onda vale E eR 6 12cm Portanto as 2
11. fazer uma estimativa da voltagem induzida por um m que se move atrav s de uma bobina Assim pretende se identificar as grandezas f sicas que influenciam na indu o de voltagem e entender a lei de Faraday sobre indu o eletromagn tica Para realizar esta atividade devemos mover um m atrav s de uma bobina Uma forma fazer com que um m em queda livre passe no interior da bobina prendendo se um tubo de PVC ou similar num prendedor fixando a bobina sobre esse tubo colocando a na vertical como mostra a figura 5 2 Figura 3 23 Equipamentos necess rios para a realiza o da atividade experimental sobre indu o eletromagn tica Antes de iniciar a atividade devemos ligar as extremidades da bobina num cabo que cont m duas garras jacar e um pino para conect la no Jack de entrada para microfone na placa de som do computador Em seguida devemos abrir e preparar o software para a aquisi o dos dados ou seja clicar no bot o On para acionar o programa Configurar a janela Scope para um tempo 5 segundos assim temos um tempo razo vel desde o instante em que acionamos o bot o da captura dos dados Capture scope abandonar o m a partir da extremidade superior do tubo PVC de maneira para que ele atravesse a bobina e o encerre se a captura Se aumentarmos o tempo ainda mais podemos repetir o procedimento e fazer a captura dos dados de v rias quedas do m Veja um exemplo de medida realizada
12. gina eletr nica abaixo para interagir com um applet interessante que simula esse experimento http www if ufrgs br betz quantum SGtexto htm Este n mero tamb m importante para o processo de grava o magn tica uma vez que existe intera o entre o spin do el tron e o campo magn tico aplicado d DISTRIBUI O ELETR NICA Os el trons dos tomos que conhecemos hoje t m at sete camadas eletr nicas no estado fundamental Linus Pauling idealizou um diagrama pr tico figura 2 13 que permite colocar em ordem crescente de energia os subn veis num tomo Veja um exemplo para o tomo de ferro gt eFe Subcamadas seus 26 el trons est o distribu dos de acordo com o esquema abaixo oFe 1s 25 2p 38 3p 38 3p 45 3d Lembramos que os sobrescritos nas letras correspondentes aos orbitais representam o n mero de el trons presentes naquele orbital Podemos fazer a distribui o eletr nica nos Figura 2 13 Diagrama de Linus Pauling orbitais para um dado tomo usando uma regra 49 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 conhecida como regra de Hund que diz Num subn vel enquanto todos os orbitais n o receberem o primeiro el tron nenhum deles receber o segundo el tron Veja a distribui o dos el trons segundo a regra de Hund para o tomo de ferro si A 2 Lit gt Figura 2 14
13. mostra a figura 1 19 Figura 1 19 A mol cula de gua polar Tem p lo positivo e p lo negativo As microondas na freq ncia de 2 45 GHz carregam energia que pode ser absorvida por mol culas polares como da gua gorduras e a cares utilizando o fen meno da resson ncia Mol culas polares s o capazes de se alinhar com o campo el trico das ondas Como o campo muda de dire o de acordo com a freq ncia cada mol cula tende a acompanhar essas mudan as arrastando mol culas vizinhas Essa agita o resulta no aumento da energia cin tica das mol culas e como conseq ncia tamb m ocorre o aumento da temperatura A figura 1 20 mostra uma seq ncia de varia es de um campo el trico e a tend ncia de uma mol cula de gua em acompanhar essa varia o N T Tend ncia da rota o 2 3 Fig 1 20 No instante 1 a mol cula da gua est alinhada com o campo el trico da onda No instante 2 o campo inverteu seu sentido e a mol cula tende a girar No instante 3 a onda muda de sentido novamente e a mol cula tende a acompanhar o campo O processo se repete 2 45 10 vezes por segundo acompanhando a frequ ncia da onda Somente mol culas de gua gordura e a car entram em resson ncia com as microondas Isso significa que apenas os alimentos que cont m essas mol culas s o aquecidos pelo forno Ent o 20 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N
14. potente Desconhe o o procedimento correto 23 Em 1820 Hans Oesterd descobriu que um fio percorrido por uma corrente el trica desvia a agulha de uma b ssola Verificou se assim pela primeira vez a rela o entre eletricidade e magnetismo uma corrente el trica gera um campo magn tico Esse efeito pode explicar o funcionamento de um gerador de energia el trica e do motor el trico o funcionamento do motor el trico e a grava o de fita magn tica o funcionamento do tubo de TV e grava o de fita magn tica a grava o e leitura de uma fita magn tica Nenhuma das anteriores 24 Assinale a op o que apresenta a afirmativa correta a respeito de fen menos eletromagn ticos a b c d e poss vel isolar os p los de um im Imantar um corpo fornecer el trons a um de seus p los e pr tons ao outro Ao redor de qualquer carga el trica existe um campo el trico e um campo magn tico As propriedades magn ticas de um m de a o aumentam com a temperatura Cargas el tricas em movimento geram um campo magn tico 25 A descoberta do tomo e suas propriedades contribuiu fundamentalmente para a compreens o de in meros fen menos entre os quais o magnetismo de alguns materiais A forma de organiza o dos el trons no tomo explica porque alguns materiais apresentam propriedades magn ticas e outros n o Este comportamento importante para o armazenamento de dados 79
15. stico cobre ou alum nio Por qu 7 Como a b ssola se comporta quando aproximada de diferentes materiais existentes ao seu redor Exemplos pernas de ferro de classes madeira vidro alum nio cobre Baseado nas observa es feitas classifique os materiais em magn ticos e n o magn ticos 8 Que tipo materiais podem ser utilizados para fabricar m s permanentes 9 Que materiais devem ser utilizados na fabrica o de fitas magn ticas E de disco r gido do computador 10 De acordo com as observa es feitas nos experimentos quais s o as fun es do cabe ote do v deo cassete ou do toca fitas 65 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 4 ATIVIDADE EXPERIMENTAL 3 AN LISE ESPECTRAL DO SOM GERADO PELO GERADOR DE UDIO DO SOFTWARE VISUAL ANALISER VIA PLACA DE SOM DO COMPUTADOR Nesta atividade pretende se analisar o espectro do sinal de udio gerado pelo software Waveform Gerator via placa de som do computador e discutir a convers o de ondas sonoras em sinais el tricos Al m disso identificar no gr fico do espectro as componentes de uma onda composta e interpretar no gr fico do espectro a frequ ncia e a amplitude da onda prim ria e suas componentes secund rias Para desenvolver esta atividade necess rio providenciar um microfone com cabo blindado para computador o software Visual Analyser ou Osciloscope com gerador de ud
16. 1 denominada frequ ncia fundamental As componentes m ltiplas inteiras da frequ ncia fundamental s o o primeiro o segundo e o terceiro harm nicos Os sons assim como as radia es eletromagn ticas geralmente s o ondas compostas resultantes da superposi o de v rias ondas simples MAI 2006 p 173 Onda complexa Figura 1 29 A onda composta em destaque o resultado da sobreposi o de ondas das componentes senoidais 1 2 3 e 4 ponto a ponto Ela incorpora todas as caracter sticas individuais de cada onda como amplitude comprimento de onda frequ ncia e velocidade MAI 2006 p 189 1 3 2 RESSON NCIA Quando damos pancadas em objetos como uma r gua met lica uma corda de viol o uma porta ou uma chave ocorre a gera o de sons diferentes porque estes objetos t m caracter sticas e propriedades f sicas diferentes Quando perturbamos qualquer objeto ele vibra com seu pr prio conjunto de frequ ncias particulares que chamamos frequ ncias naturais 32 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 As oscila es reais s o amortecidas e for adas Para manter uma oscila o que seria amortecida preciso injetar energia no sistema Assim o sistema est sendo for ado Na figura 1 30 vemos um p ndulo simples sendo empurrado horizontalmente num movimento de vai e vem Esse empurr o injeta energia no sistema e se a f
17. 13 1 2 2 Mas como s o geradas essas ondas e eeeeereeererreeeea na nerererenennnso 14 1 2 3 Como funciona o magnetron aammammrmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmcirmi 16 1 2 4 Como as ondas s o irradiadas at o interior da c mara de cozimento 19 1 2 5 Como as microondas aquecem os alimentos eee 20 1 26 Tamanho do Torno de microondas Gn GH rasas oa Essas alan Lea a BUA TBA See ASS 21 1 2 7 De que constitu do e como funciona o circuito de alta tens o 23 1 2 8 Que materiais s o utilizados na fabrica o e que vasilhames podem ser utilizados no TOMO dE MICrOONdAS aoi nae ie ii e RR RAE SU Rr Ea a DI Si 24 1 2 9 As microondas fazem mal sa de ss eeereeee aeee rerereerrerenenana 25 1 2 10 Dispositivos de seguran a do forno de microondas 26 1 2 11 O forno de microondas aquece os alimentos de fora para dentro 29 1 2212 Controle de Poten deasa a a a 29 1 2 13 Que aparelhos utilizam as microondas no seu funcionamento E na medicina 30 1 3 Conceitos f sicos que explicam o aquecimento por microondas Leeeeeeeeeeeeeeeeeeee 31 Tas LE a Ga is adspimai faso so ab Sia isa Sd Eca a Ea Rg a 31 LA RESSONANCIA 25 is anna sino n CENA RU S as aco nanda 32 ENDISCO RIGIDO siri Eloi E CA ENE a asa iosta sean aint ithA 35 a Is Manual dOrdISCO TIQIO O Gcasaeana seana nan r agi SO OS
18. 4 Lip dios e s o aquecidas pelas microondas seres vivos e formada por a mol culas polares 6 N o forma palavra 7 N o forma palavra 2 das gt mol culas e tomos pois 8 Parte do magnetron que irradia ondas tem energia suficiente para 13 Uma mol cula da gua considerada i arrancar el trons dos pois apresenta p los el tricos e por isso tende a tomos se alinhar com o campo el trico das microondas 3 Parte do forno que conduz aumentando a sua agita o e consequentemente as microondas da antena seu aquecimento do magnetron at a c mara de cozimento 5 Subst ncia sintetizada pelas plantas durante o processo de fotoss ntese e tamb m aquecida pelas microondas 9 N o forma palavra 10 N o forma palavra 11 N o forma palavra 12 N o forma palavra 34 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 REFER NCIA AWASCHALOM D D FLATT M E SAMARTH N Spintr nica Scientific American Brasil S o Paulo n 2 Julho de 2002 p 40 45 BAIBICH M Magnetorresist ncia gigante Dispon vel em lt http www cmpa tche br administrator cel araujo Magnetorresistendcia Gigante doc gt Acesso em 15 de fevereiro de 2008 BRASTEMP Princ pios de microondas S l s n 200 CAPPUZOLLI U A ci ncia do pequeno em busca da maioridade Scientific American Brasil S o Paulo n 1 junho de 2002 p 34 3
19. 45x107 Hz 2 2 dimens es internas da c mara de cozimento dever o ser m ltiplos inteiros de 6 12 cm 22 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 O forno de microondas um aparelho relativamente simples mas o seu funcionamento como pode ser visto exige uma cuidadosa integra o de todos os componentes Vamos considerar em maiores detalhes o funcionamento dos demais componentes 1 2 7 De que constitu do e como funciona o circuito de alta tens o O circuito de alta tens o tamb m conhecido como circuito dobrador de meia onda constitu do por um transformador elevador de tens o por um capacitor de alta tens o e um diodo A figura 1 23 mostra o esquema desse circuito O cabo de for a liga a tomada de 220 V ou 110 V ao prim rio do transformador O secund rio gera uma tens o alternada de aproximadamente 2 000 V Durante o semiciclo positivo da tens o em corrente alternada o capacitor se carrega e fica submetido a uma tens o de 2000 V enquanto o magnetron permanece desligado pois a corrente passa pelo diodo que causa um curto circuito Durante o semiciclo negativo o capacitor se descarrega e a sua tens o somada tens o da bobina secund ria do transformador Eles funcionam como uma associa o em s rie de geradores e geram uma tens o total de aproximadamente 4 000 V que aplicada diretamente no magnetron Note que em cad
20. IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 O n mero qu ntico spin ou momento angular intr nseco representado por ms especifica o spin do el tron e possui valor 1 2 ou 1 2 ou seja spin up para cima ou spin down para baixo respectivamente O movimento de part culas carregadas como os el trons est relacionado s propriedades magn ticas de alguns materiais Por exemplo numa agulha de a o cada tomo de ferro funciona como um pequeno m O campo magn tico gerado por um deles interage com o campo de tomos vizinhos Juntos podem gerar grandes aglomerados desses tomos com spins alinhados formando pequen ssimas regi es magn ticas o que chamamos de dom nios magn ticos Cada dom nio magn tico pode ser formado por bilh es de tomos com spin alinhados Os dom nios s o formados por um grande n mero de tomos Figura 2 10 Dom nios magn ticos com spins alinhados s o microsc picos e existem bilh es deles numa agulha de ferro mas tamb m podem ser macrosc picos Assim como ocorre o alinhamento dos tomos dentro de um mesmo dom nio pode ocorrer o alinhamento entre os dom nios Uma agulha de ferro exibe propriedades magn ticas quando ocorre o alinhamento entre a maioria dos dom nios E quanto mais dom nios estiverem alinhados e quanto maior a perfei o do alinhamento mais intenso ser o m Esses alinhamentos podem ocorrer por influ n
21. V A ON A i 51 2 Resist ncia 164 A E 7 el o i i o CS i e IS TRIBI gA n Es OQ V RM O Transformador Semiciclo negativo Figura 1 24 Circuito de alta tens o em opera o O primeiro esquema a mostra o circuito em opera o durante o semiciclo positivo da corrente alternada O segundo esquema b mostra o circuito em opera o durante o semiciclo negativo da corrente 1 2 8 Que materiais s o utilizados na fabrica o e que vasilhames podem ser utilizados no forno de microondas As microondas s o ondas eletromagn ticas e t m caracter sticas semelhantes s ondas utilizadas na comunica o luz raios x Para entender o que acontece com as microondas no interior da c mara de cozimento de um forno devemos conhecer tr s caracter sticas importantes das microondas 1 elas s o refletidas pelos metais tal como a luz refletida por um espelho 2 elas atravessam a maioria dos vidros pl sticos porcelanas e pap is sofrendo os mesmos efeitos que a luz sofre quando passa por meios transparentes como o ar ou o vidro Ou seja sofrem refra o mas praticamente n o sofrem absor o da sua energia 39 as microondas s o absorvidas pelo efeito da resson ncia apenas por algumas subst ncias presentes nos alimentos como gua a cares e ou gorduras sendo convertidas em energia t rmica Os metais vidro porcelanas e o pr prio ar n o s o aquecidos di
22. alum nio que formam pontas pois podem emitir fa scas el tricas danificando o aparelho Al m disso o papel alum nio reflete as microondas dificultando que elas sejam absorvidas pelos alimentos 1 2 9 As microondas fazem mal sa de Existem muitos mitos que desaconselham o uso de fornos de microondas para preparar alimentos Esses mitos s o grandes equ vocos pois o pouco conhecimento sobre o tema leva muitas pessoas a acreditarem que os alimentos podem ficar contaminados por algum tipo de radia o causadora de doen as como o c ncer Al m disso pensam que os alimentos perdem seu valor nutritivo pela degrada o causada pelas radia es As microondas s o radia o de baixa energia tanto que s o insuficientes para ionizar as mol culas ou tomos dos alimentos Radia es ionizantes s o aquelas que t m energia suficiente para arrancar el trons dos tomos como o caso dos raios ultra violeta C raios x e raios y A energia que um f ton da radia o deve transferir para arrancar um el tron de um tomo depende do elemento e varia de 2 5 a 25 eV 1eV 1 9 10 9 As microondas n o t m energia suficiente para provocar esse efeito portanto n o s o ionizantes A energia das microondas com 2 45 GHz de apenas 1 013 10 eV insuficiente para provocar ioniza o por m suficiente para provocar o aumento da energia cin tica de certas mol culas e como consequ ncia o aumento da temperatura Assim o
23. aos professores das escolas de n vel m dio e atrav s deles aos alunos conhecimentos relativos a alguns avan os e aplica es da F sica nos produtos da tecnologia Propomos uma educa o para a cidadania colaborando ativamente na forma o de uma sociedade com conhecimento cient fico consciente Assim contribu mos para ampliar o conhecimento dos docentes relativo aplica o da F sica na tecnologia e atrav s deles despertar o interesse dos estudantes pela F sica A capacita o de professores em exerc cio e de estudantes do Ensino M dio por meio de conjuntos experimentais TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 montados especificamente para esta finalidade poder contribuir decisivamente para a mudan a dos rumos da educa o no Estado A presente proposta foi inspirada no projeto do Laborat rio Itinerante Tecnologia com Ci ncia do Instituto de F sica da UFRGS levando a id ia para fora da Universidade atrav s de cursos de forma o para professores A proposta foi elaborada com o objetivo de explorar conceitos de ondas eletromagnetismo e t picos da F sica Moderna relacionados ao funcionamento do forno de microondas e do disco r gido de computador As atividades foram programadas como oficinas para professores com dura o de dois dias cada uma Estas atividades envolvem a desmontagem de fornos de microondas e discos r gidos de comp
24. b sica do magnetron utilizado para gerar a frequ ncia de 2 45 GHz utilizada nos fornos de microondas constitu da por nodo c todo antena e m s permanentes conforme representado na figura 1 14 O princ pio de funcionamento semelhante ao do circuito oscilante descrito acima O nodo uma pe a met lica oca geralmente feita de cobre ou ferro contendo um n mero par de aletas na sua cavidade apontando para o catodo O c todo um filamento que o emissor de el trons e fica localizado no centro da cavidade do magnetron A antena fica ligada a uma aleta do anodo e respons vel por conduzir as microondas para a parte externa do magnetron Figura 1 14 a Fotografia de um magnetron b uma fotografia que mostra a cavidade de resson ncia em detalhes c o magnetron desmontado mostrando seus principais componentes A parede da cavidade ressonante em conjunto com as aletas se comporta como uma s rie de bobinas e as aletas como um conjunto capacitores Enquanto uma corrente el trica circula na 17 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 parede da cavidade e nas aletas gerando campos magn ticos vari veis formam se campos el tricos vari veis nos espa os que separam as aletas Assim o conjunto se comporta como um circuito ressonante com os valores de indut ncia e capacit ncia muito pequenos emitindo oscila es com alta frequ n
25. c o m e d a configura o de seu campo magn tico 2 2 O SURGIMENTO E A EVOLU O DO DISCO R GIDO Em setembro de 1956 a IBM lan ou o primeiro computador que usava o sistema de armazenamento de dados em disco magn tico o 305 RAMAC Random Access Method of Accounting and Control que tinha a capacidade de armazenar 5 MB de dados Suas dimens es eram enormes 14 x 8 polegadas quando comparadas aos sistemas atuais e custava trinta e cinco mil d lares Em 1973 a IBM introduziu uma s rie de inova es que aumentaram a densidade de grava o As melhorias foram poss veis gra as ao aperfei oamento nas tecnologias de cabe as de leitura grava o no mecanismo de posicionamento das mesmas na diminui o da espessura da camada magnetiz vel do disco e na prote o destes componentes em ambiente hermeticamente fechado Contudo a tecnologia Winchester s estava dispon vel inicialmente para os grandes 37 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 sistemas Felizmente em 1978 a IBM anunciou uma unidade de oito polegadas para sistemas de pequeno porte Em 1979 e 1981 foram introduzidos novos aperfei oamentos com uma nova tecnologia na fabrica o de cabe as de leitura que utilizavam cabe as de filme fino que eram fabricadas utilizando m todos semelhantes aos usados na fabrica o de semicondutores Assim foi poss vel aumentar quatro vez
26. circuito ressontante com os valores de indut ncia e capacit ncia muito pequenos emitindo oscila es com alta fab o oO oO op bobinas capacitores fregu ncia resistores capacitores energia bobinas capacitores energia capacitores bobinas energia Nenhuma das anteriores 8 uma aplicacao das microondas na medicina a oJ O d N o usado na medicina Resson ncia magn tica por imagem Exames de ultra som Usado em cirurgias de c ncer de mama e tratamento de artrite e reumatismo 9 Marque a alternativa que preenche as lacunas corretamente Maxwell em 1850 reuniu os resultados obtidos por uma s rie de pesquisadores na rea da Eletricidade e do Magnetismo e descreveu os campos e como As quatro rela es matem ticas complexas envolvendo as varia es destes campos s o conhecidas como equa es de Maxwell e s o a base do a A el trico magn tico ondas eletromagnetismo 16 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 el trico magn tico part culas eletromagnetismo gravitacional magn tico ondas eletricidade gravitacional magn tico part culas magnetismo mu OW magn tico el trico ondas mec nica 10 Componente considerado o cora o do forno e que gera as microondas A transformador B klystron C magne
27. com o p lo norte do m e com pincel at mico azul os segmentos magnetizados com o p lo sul do m Veja detalhes nas figuras 3 3 a e 3 3 b 63 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Aproxime o m do fio do segmento 1 i a o 5 Pinte o fio Figura 3 3 a Encoste o m no fio como indica a figura e pinte de vermelho o segmento que est em contato com o p lo norte do m e de azul o segmento que est em contato com o p lo sul do m Agora afaste o m e aproxime o do pr ximo segmento conforme indica a figura do segundo passo Afaste o fm do fio e encoste no segmento 2 Cordas de a o E Pinte o fio Figura 3 4 b Afaste o fio do primeiro segmento agora imantado e encoste o no segmento seguinte Pinte o segundo segmento magnetizado da mesma forma como o anterior Repita os procedimentos at magnetizar todo o fio Para identificar a polaridade dos m s campos magn ticos gravados no fio basta deslizarmos uma pequena b ssola ao longo do mesmo como indica a figura 3 5 e observar o comportamento da sua agulha magnetizada Fio magnetizado N Coloque a b ssola aqui Figura 3 5 Para observar a intera o entre o fio magnetizado e a agulha da b ssola desloque a para a direita ao longo do fio Podemos repetir o procedimento anterior com outro fio mas magnetizando o de maneiras diferent
28. conceitos e leis f sicas que explicam o funcionamento de um forno de microondas Marque a resposta correta 1 Marque a alternativa na qual todos os aparelhos utilizam as microondas no seu funcionamento a forno de microondas ultra som radar raio X b radar telefone celular forno de microondas c forno de microondas radar laser d Nenhuma das anteriores 2 Marque a alternativa INCORRETA a respeito do efeito das microondas sobre c lulas vivas e as medidas de seguran a adequadas para evitar danos a A grade met lica projetada de maneira que as perfura es tenham um di metro muito menor que o comprimento de onda da luz de forma a permitir a visibilidade por m com di metro muito maior que o comprimento de onda bloqueando e refletindo as microondas de volta para o interior da cavidade de cozimento b Mesmo havendo um vazamento de 500 mW cm2 a 10 cm do forno seguro permanecer a uma dist ncia superior a 1 m do forno segundo as normas da ANVISA 5 mW cm2 c A porta do forno de microondas projetada de maneira que tenha tr s dispositivos de seguran a o selo capacitivo a cavidade de choque e a veda o de absor o que praticamente elimina toda a possibilidade de vazamento d As microondas n o s o radia es ionizantes portanto n o causam c ncer por m podem causar graves queimaduras e Os alimentos preparados num forno de microondas n o ficam contaminados por radia es nocivas causadoras de
29. de aula o professor assume o papel de facilitador da aprendizagem e os materiais dispon veis s o recursos para desafiar a intelig ncia e despertar a criatividade dos alunos O professor deve desempenhar o papel de autoridade somente quando o grupo n o chega ao consenso sobre algum detalhe que impe a atingir resultados significativos As atividades propostas a seguir n o devem ser impostas pelo professor pois apenas constam a t tulo de sugest es que servem como guia para o mesmo e n o precisam ser disponibilizadas aos alunos Elas podem surgir naturalmente como resultado das discuss es em grupo ou podem ser desenvolvidas com altera es de forma que atendam as curiosidades d vidas e questionamentos dos alunos O roteiro das atividades dever ser explicado superficialmente pelo professor e os materiais necess rios colocados disposi o dos alunos importante lembrar que atividades deste tipo n o podem seguir regras ou procedimentos rigorosos ou descritos como uma receita pr estabelecida mas tamb m n o podem ser lan adas sem nenhuma organiza o correndo se o risco de proporcionar um ambiente de desorganiza o e dessa forma decepcionar o aluno que n o atingir o objetivo final isto a aprendizagem de novos conceitos Assim o professor deve providenciar materiais ou recursos que possam ser utilizados dar as orienta es iniciais e desafi los a organizar atividades que explorem fen menos f sicos relacionados com os
30. descoberta da magnetorresist ncia gigante faz surgir uma nova gera o de discos r gidos em que os dados s o armazenados em forma de dom nios magn ticos perpendiculares aumentando ainda mais a capacidade de armazenamento de dados Gra as t cnica de grava o perpendicular dentro de pouco tempo teremos discos com capacidade da ordem de terabyte Em 2006 a Seagate j lan ou um disco r gido de 750 GB baseado na grava o perpendicular poss vel com o desenvolvimento de cabe as que funcionam pelo efeito da magneto resist ncia t nel TMR A figura 2 8 mostra um esquema que representa a t cnica da grava o perpendicular Cabe ote B ra o do ATUADOR MAGNETORESISTENTE Sentido do movimento do disco Le MELLO N Grava o VERTICAL dos bits Superf cie do disco Figura 2 8 Esquema que representa a t cnica da grava o perpendicular com cabe as de leitura que utilizam o efeito da magneto resist ncia t nel 2 4 1 LEITURA COM O SENSOR MAGNETO RESISTENTE O processo de grava o faz com que os bits fiquem alinhados no disco ora para um lado ora para outro Um pequeno m colocado pr ximo do sensor magneto resistente faz com que a sua resist ncia seja baixa e constante A detec o se faz pela transi o entre dom nios onde a varia o do campo magn tico abrupta Dessa forma quando o m est alinhado paralelamente com o sentido do bit gravado no disco h um m ximo de campo e
31. disco faz o cabe ote de leitura percorrer as trilhas e setores onde os campos magn ticos est o gravados Esses campos geram correntes el tricas no sensor por indu o eletromagn tica convertendo informa es magn ticas em sinais el tricos A partir da segunda metade da d cada de 1990 os cabe otes de leitura por indu o foram gradativamente sendo substitu dos por sensores que utilizam o fen meno da magnetorresist ncia gigante que ser estudada mais detalhadamente no item 2 4 Atualmente a tecnologia de leitura por magnetorresist ncia gigante GMR da sigla em ingl s est evoluindo para uma tecnologia ainda mais avan ada ou seja a utiliza o do fen meno da magnetorresist ncia t nel TMR da sigla em ingl s que tamb m ser aprofundado posteriormente A leitura e grava o magn tica presente em equipamentos como v deo cassete sempre utilizavam a t cnica de grava o longitudinal onde o cabe ote de grava o leitura alinha os dom nios magn ticos de acordo com a corrente el trica e uma sequ ncia de dom nios alinhados representa os bits de dados armazenados no disco Atualmente na grava o em fitas magn ticas tamb m est evoluindo para a utiliza o da t cnica da grava o perpendicular o que possibilita armazenar uma maior quantidade de dados por unidade de rea A figura 2 6 representa um esquema cl ssico de grava o magn tica com os m s dom nios magn ticos alinhados horizontalm
32. doen as como o c ncer A nica forma de energia que permanece o calor f Nenhuma das anteriores 3 Marque a alternativa que preenche as lacunas corretamente Circuitos ressonantes t m a capacidade de gerar ondas e s o formados pela liga o em paralelo de uma bobina e um capacitor A habilidade das bobinas de armazenar energia chamada de enquanto a habilidade dos capacitores de armazenar carga el trica chamada de a indut ncia capacit ncia b capacit ncia indut ncia 75 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 c d e indut ncia resist ncia resson ncia capacit ncia Nenhuma das anteriores 4 As microondas s o cancer genas ou podem fazer outros males sa de a Sim b N o c Nenhuma das anteriores 5 As microondas aquecem os alimentos principalmente por seguido por e por a indu o radia o resson ncia b radia o interfer ncia condu o c condu o resson ncia convec o d radia o resson ncia condu o 6 As microondas s o radioativas e podem contaminar os alimentos a Sim b N o c Nenhuma das anteriores 7 Marque a alternativa que preenche as lacunas corretamente No magnetron a parede da cavidade ressonante em conjunto com as aletas se comporta como uma s rie de e as aletas como um conjunto de E o conjunto se comporta como um
33. e N o sei 28 Considere as seguintes afirma es sobre os processos de magnetiza o de materiais ferromagn ticos Aproximar um objeto de material ferromagn tico de uma bobina percorrida por uma corrente el trica muito intensa por um pequeno instante processo denominado Indu o Eletromagn tica II Esfregar por exemplo a extremidade de uma chave de fenda num dos p los de um im e sempre no mesmo sentido como fazem os mec nicos para que ela seja capaz de segurar pequenos parafusos de ferro III Aquecer um material ferromagn tico at ficar incandescente e deixar que ele esfrie lentamente na presen a de um campo magn tico Assim os dom nios magn ticos se alinham medida que o material esfria IV Martelar um material ferromagn tico na presen a de um campo magn tico intenso colocando o material alinhado com as linhas do campo Quais est o corretas segundo t cnicas aplicadas em processos de magnetiza o a Apenasle ll b Apenas Ile III c Apenas II e IV 80 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 d e Todas est o corretas N o sei 29 Qual das alternativas abaixo est correta de acordo com as leis de Faraday e Lenz f Ao se aproximar de uma bobina o p lo norte de um m surge nessa extremidade da bobina um p lo sul que tende a acelerar o m aproximando o da espira O processo de aprox
34. metros para a entrada dos dados escolhemos as fun es que pretendemos utilizar e os canais de entrada dos dados Selecionando o bot o configura se a janela Spectrum que exibe o modo FFT das oscila es Phase Wave Freg meter Filters Floating Windows mode HELP Volume do microfor TERG l Settings Main Spectrum Scope Calibrate Inout Device Filters Colors Font Capture Scope Spectrum Spectrum scale settings Value considered as ZERO dB i Save Config Step Std zero dB Phase Th Zoom 24 dB 8 bit ZERO dB Compensation Save s axis l Zero adj by mouse x2 Open Config AVERAGE real time V true X axis value l Lines M Log Y axis W FFT enabled h T7 Peak Hold f Info p Freg Range Distorsion measurements Autoscale i T THD _Prev values V Automatic v 0 dB 7 THD N OK U Octave band analysis ppa r IM 1A C 146 C 1 2 EE Lower mm SN 14 ss C 1424 Default Conf Figura 3 12 Exemplo de configura o da janela Spectrum que exibe o modo FFT das oscila es 57 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Selecionando o bot o permite configurar a janela do modo Scope que exibe a forma de onda da oscila o Phase Wave Freq meter Filters Floating Windows mode HELP Volume do microform ETA i Settings Main Spectrum Scope Calibrat
35. movimento do p ndulo temos uma vibra o ressonante 33 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 34 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 2 DISCO R GIDO Voc j deve ter se deparado com questionamentos d vidas ou curiosidades como as que seguem O que um HD Qual a sua fun o e como ele funciona Quais s o Os princ pios f sicos que ele utiliza no seu funcionamento Como s o armazenados os dados processados no computador Pois bem qualquer uma dessas d vidas est presente no dia a dia de muitas pessoas especialmente dos estudantes que mant m um contato frequente com o computador Para responder tais perguntas certamente ser necess rio fugir do modelo tradicional de aula de F sica A proposta que ora apresentamos tem como finalidade conduzir a todos os interessados a solucionar tais d vidas Adotamos por m uma metodologia reversa comparada com aquela normalmente adotada no cotidiano das aulas de F sica ou livros did ticos Iniciamos o trabalho com a m o na massa ou seja vamos desmontar um HD hard disk disco r gido identificar todas as suas partes seguindo os passos apresentados neste manual Na sequ ncia colocado o desafio de identificar os princ pios f sicos utilizados no funcionamento de cada um dos componentes Ap s a a
36. nico problema que podem causar s o queimaduras profundas em caso de acidentes Portanto n o devemos entrar em contato direto com as microondas pois elas danificam c lulas vivas por aumentar a energia cin tica e causar queimaduras graves Apesar da conveni ncia e necessidade de tomar medidas de seguran a e preven o contra queimaduras com microondas n o existe nenhum perigo de os alimentos preparados num forno de microondas ficarem contaminados com radia o A nica coisa que permanece nos alimentos o 25 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 aumento de sua energia interna temperatura As microondas deixam de existir t o logo o aparelho for desligado n o permanecendo nem nos alimentos nem no forno Leia mais sobre radia es n o ionizantes no seguinte endere o eletr nico http www prorad com br pro rni pdf As altera es qu micas que ocorrem nos alimentos preparados num forno de microondas s o menores do que as altera es ocorridas em alimentos preparados em fornos a g s el tricos ou que utilizam outras fontes de energia Vejamos por qu Uma simples observa o dos aspectos externos de alimentos preparados num forno el trico ou a g s e outro preparado num forno de microondas revela diferen as Por exemplo um peda o de carne preparada num forno el trico fica dourado e no forno de microondas n o O aspecto dourado d
37. objetos em estudo Assim a organiza o inicial facilitar o acompanhamento e a avalia o das atividades Portanto propomos uma estrutura que induz ao desenvolvimento de projetos que extrapolem a presente proposta levando o aluno a explorar a F sica aplicada em outros equipamentos como motores el tricos tubos de televis o transformadores equipamentos de transmiss o e recep o de ondas eletromagn ticas raios X entre outros 53 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 1 UTILIZANDO O COMPUTADOR COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA COLETA E AN LISE DE DADOS EXPERIMENTAIS Existem in meras possibilidades de equipamentos existentes no mercado e softwares livres na rede mundial de computadores que convertem o computador num instrumento de medida Para escolas com condi es financeiras favor veis e dispostas a investir em novas tecnologias no ensino recomendamos os equipamentos da empresa Pico Tecnology que s o relativamente acess veis financeiramente s o acompanhados de software de f cil compreens o e o mais importante s o equipamentos com boa precis o de medida Sabe se que a maioria das escolas n o tem condi es financeiras para a aquisi o de tais recursos Por m existem softwares gratuitos na rede mundial de computadores Internet que servem como alternativas razo veis apesar de n o atenderem todas as necessidades ou possibilida
38. qualquer software antes de realizar os experimentos ou desenvolver projetos Al m disso interessante fazer algumas pr atividades para testar o funcionamento do equipamento Assim o professor ter tempo para passar nos grupos e solucionar d vidas mais simples que sejam comum encontrar pessoas no grupo que apresentam dificuldades para trabalhar com computador inclusive professores 59 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Ent o como pr atividades propomos a realiza o de um trabalho de observa o das formas de onda e o respectivo espectro quando captamos sons de diferentes fontes existentes em nossa volta como a voz das pessoas relacionar o timbre da voz com a forma da onda e seu respectivo espectro sons de diferentes objetos sons de instrumentos musicais 60 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 2 ATIVIDADE EXPERIMENTAL 1 RESSON NCIA COM P NDULOS Atrav s de um experimento simples procura se entender o fen meno da resson ncia pois ele explica como o forno de microondas aquece os alimentos Para a montagem do equipamento necess rio providenciar mat rias como um suporte de madeira ou ferro com as dimens es indicadas na figura abaixo tr s metros de fio de algod o quatro pilhas fora de uso ou massas similares fita ade
39. respectivamente N mero qu ntico secund rio ou azimutal Corresponde aos subn veis que caracterizam a forma dos orbitais dos el trons ao redor do n cleo sendo representados por Cada n vel de energia n pode apresentar n subn veis os quais s o conhecidos por s p d T e correspondem a 0 1 2 n 1 respectivamente O n mero m ximo de el trons por subn vel dado por 2 2 1 N mero qu ntico magn tico M Este n mero qu ntico importante no caso de existir um campo magn tico na regi o onde est o tomo Neste caso este n mero representar as poss veis orienta es dos orbitais na presen a do campo e muito importante no processo de grava o em m dia magn tica De acordo com o Teomema de Larmor cl ssico uma part cula carregada e animada de um movimento de rota o apresenta um MOMENTO MAGN TICO 4 proporcional ao seu MOMENTO ANGULAR L 5 Orbital Com o advento da Mec nica Qu ntica desaparece o conceito de rbita ou trajet ria e surge ORBITAL que uma regi o do espa o onde existe probabilidade do el tron ser localizado Assim o modelo planet rio do tomo de Bohr foi substitu do por um modelo nebuloso indefinido e probabil stico 47 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 aE E M Uma part cula que se move em rbita circular cl ssica tem um mo
40. sem a energia suficiente para passar por uma barreira de potencial pode fazer isso por tunelamento A Mec nica Qu ntica mostra que qualquer part cula descrita por uma equa o de onda a Equa o de Schr dinger que deu in cio aos estudos sobre as propriedades ondulat rias das part culas A solu o desta equa o conduz fun o de onda que governa o movimento da part cula e cont m todas as informa es sobre ela O m dulo ao quadrado desta fun o fornece a probabilidade de encontrar a part cula em uma determinada posi o em um determinado instante A partir deste modelo quando uma part cula qu ntica incide sobre uma barreira de potencial grande parte da onda que acompanha a part cula refletida e uma pequena parte pode ser transmitida atrav s da barreira fazendo com que ocorra do outro lado da mesma uma probabilidade muito pequena por m finita e n o nula de encontr la A probabilidade de ocorrer o tunelamento de uma part cula atrav s de uma barreira de potencial depende da sua massa da sua energia cin tica do potencial e da largura da barreira Quando a energia cin tica de uma part cula grande a probabilidade de ocorrer o tunelamento aumenta e quando o potencial da barreira muito grande essa probabilidade diminui muito Hoje j encontramos alguns ensaios e algumas aplica es tecnol gicas deste efeito Pesquisadores da Universidade de Ohio criaram um diodo de Efeito T nel compat vel c
41. tampa pl stica retirada 6 C MARA DE COZIMENTO ou CAVIDADE DE COZIMENTO a cavidade do forno geralmente constru da de a o inoxid vel alum nio ou a o pintado materiais capazes de refletir as microondas que n o s o imediatamente absorvidas pelos alimentos As ondas refletidas ricochetear o pelo forno at serem absorvidas Figura 1 8 C mara de cozimento e o prato girat rio do forno de microondas 7 PRATO GIRAT RIO localizado na c mara de cozimento mostrado na figura 1 8 garante uma distribui o uniforme das microondas no alimento O prato geralmente constitu do de vidro para permitir que as microondas o atravessem alcan ando os alimentos de todos os lados para garantir um cozimento uniforme Alguns fornos utilizam prateleira de vidro no lugar do prato girat rio 8 PORTA A parte externa frontal cont m uma porta com mecanismo travador e uma janela transparente que cont m uma grade met lica cujos orif cios t m dimens es muito menores que o comprimento de onda das microondas Esses dispositivos t m uma fun o de seguran a muito importante pois eles t m como objetivo impedir o vazamento das microondas 12 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Figura 1 9 Vista parcial da porta do forno onde poss vel ver a grade met lica que impede o vazamento das microondas 9 PAINEL DE CONTROLE a parte front
42. 6 ELECTROLUX Microondas manual de instru es ME28S ME28G ME28X Curitiba 2006 FAGUNDES V Ondas pol micas S o Paulo Ci ncia Hoje 31 181 54 55 2002 FARIA R N LIMA Luis Felipe C P Introdu o ao magnetismo dos materiais S o Paulo Editora Livraria da F sica 2005 GOMES A T Telecomunica es transmiss o e recep o S o Paulo Ed rica 1985 HEWITT P G F sica Conceitual Porto Alegre Editora Bookman 9 ed 2002 MAI Mundo F sico 2 fluidos termologia oscila es Tr s de Maio Instituto Din mico Publica es 2006 MAI I Mundo F sico 3 eletromagnetismo tica f sica moderna Tr s de Maio Instituto Din mico Publica es 2007 MINATTI E O mundo das Prote nas Dispon vel em lt htip www amc ufsc br gmcweb artigos proteinas html Acesso em 21 de junho de 2007 MORIMOTO C Por dentro do HD Geek Especial Hardware S o Paulo v 5 n 23 p 6 15 2006 NOGUEIRA J de S RINALDI C FERREIRA J M PAULO S R de Utiliza o do computador como instrumento de ensino uma perspectiva de aprendizagem significativa Revista Brasileira de Ensino de Fisica vol 22 n 4 Dezembro 2000 TIPLER P A LLEWELLYN R A F sica Moderna Rio de Janediro Editora LTC 3 edi o 2001 VALADARES E de C CHAVES A ALVES E G Aplica es da f sica qu ntica do transistor nanotecnologia S o Paulo Livraria da F sica 2005 Endere os Eletr nicos d
43. AMENTO DO SOFTWARE VISUAL ANALYSER Para a garantia de um bom funcionamento de softwares que utilizam a placa de som como interface a primeira provid ncia a ser tomada fazer sua correta configura o habilitando a entra de sinais via microfone e a sa da de sinais de udio via caixa de som Selecione no painel de controle clicando duas vezes sobre o cone dos sons e dispositivos de udio o Clique no bot o fsvan ado no menu Propriedades selecione F Front Speaker Op es Ajuda as op es propriedades Propriedades Reprodu o e marque todas as op es de volume como mostra a figura 3 9 a Agora marque todas as op es do ajuste de volume para grava o como mostra a figura 3 9 b Dispositivo Dispositivo do RE via AC g7 Enhanced udio WAVE v do mixer via ALI Enhanced Audio WAVE ba Ajustar volume para m justar volume para Reprodu o C Reprodu o Grava o C Outros 7 Mostrar os seguintes controles de volume Grava o C Grava o Outros Mostrar os seguintes controles de volume Front Speaker Som wave Sint de SW Stereo Mixer Mic Profundidade 3D Ed Entrada a a Figura 3 9 a Janela propriedades com ajustes de volumes de reproducao com todas as opcoes marcadas b Janela propriedades com ajuste de volume de gravacao com todas as opcoes marcadas b Em seguida habilite to
44. AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Magnetron Exerc cio de ordena o de palavras Coloque as palavras em ordem formando uma frase Partes do magnetron 32 O magnetron o cora o do forno de microondas ele que gera as ondas El trons s o emitidos pelo catodo aquecido Os el trons se movem em c rculos formando uma nuvem que induz cargas e corrente nas aletas que funcionam simultaneamente como bobina que gera um campo magn tico vari vel e capacitor que gera campo el trico vari vel Estas varia es geram as microondas que aquecem mol culas polares AQUECIDO EL TRONS EMITE QUANDO O C TODO EST Exerc cio de preenchimento de lacunas 33 Preencha a lacuna para tornar a frase verdadeira Maxwell descobriu que 2 oscilantes ou acelerados as geram ondas eletromagn ticas Atividades de m ltiplos tipos t m como finalidade exercitar e aperfei oar os conhecimentos sobre o funcionamento do forno de microondas Exerc cio de preenchimento de lacunas 34 Preencha as lacunas deixando a frase correta Se a frequ ncia da fonte excitadora for pr xima ou igual frequ ncia natural do sistema o sistema oscila com uma 2 pois nessas condi es a 2 absorvida pelo sistema m xima Em sistemas ressonantes a taxa m dia de absor o de energia igual energia m dia fornecida pela fonte excitadora e Associa o de colunas Partes do f
45. FESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Para a desmontagem siga os seguintes passos 1 localize os parafusos removendo eventuais etiquetas se for necess rio Retire os parafusos utilizando uma chave adequada para tal Em seguida retire a tampa como mostra a figura 2 1 2 observe a localiza o do atuador do cabe ote de grava o e de leitura o disco o motor do disco Observe tamb m a dist ncia entre os sensores do cabe ote de leitura e o s disco s Motor Bra o do Voice Coir Atuador Disco Eixo a b Figura 2 1 a Foto indicando a localiza o dos parafusos que dever o ser removidos b Foto mostrando os principais componentes que formam a estrutura de um disco r gido de computador 3 remova a placa dos circuitos de comando do disco e observe como feito o contato entre a placa de comando e o motor que move o s disco s figura 2 1 a 4 desmonte o atuador removendo todos os parafusos com a chave adequada Tome cuidado na retirada dos m s pois eles s o muito potentes podendo causar acidentes em caso de descuido Veja figura 2 1 b 5 observe que o cabe ote de leitura e a bobina est o ligados placa do circuito atrav s de um cabo Veja a figura 2 2 c Bobina do Cabe ote motor C Figura 2 2 a Circuito de comando do disco r gido localizado na parte inferior do chassi b Motor atuador do HD c Atuador com a b
46. GaS incas dc nE caos a 35 2 2 O surgimento e a evolu o do Disco R gido er eeeeeerrrrrens 37 2 3 O que um DISCO R GIDO aeee 38 2 4 Magnetorresist ncia gigante eretas ereree een acena nana errrrenada 41 2 4 1 Leitura com o sensor magneto resistente eee 43 2 5 Colchao de his ninnaa e a RAL Ra idas a io se a bc Dos DS ade a 44 26 prelo a Sid co MO endi RE RE NA o ERR DRE E AE ne R E GAR GG Cha RR RR CR 45 2 6 1 Spin e os dom nios magn ticos a eeeerereereeeeeaea nene ererrererenaaa 46 2 6 2 Eletromagnetismo e a Mec nica Qu ntica eeeeeeeeerereerereerenano 46 a bo Materiais MAQN TICOS ps s50 205200150005005055025555 a a aS 50 2 Processos de magnetiza o sura assada cassi tada sEs doada Dos iG ios Da asi sa dels dedos da ia Su agios 52 SS EXPERIMENTOS ot sie ho O aa oba arc bh e a a aa D 53 3 1 Utilizando o computador como instrumento de medida coleta e an lise de dados EXPOTIMENTaAIS Terrina Coisa us Dl a a A 54 3 2 Atividade experimental 1 Resson ncia com p ndulos e 61 3 3 Atividade experimental 2 Princ pios da grava o magn tica 63 3 4 Atividade experimental 3 An lise espectral do som gerado pelo gerador de udio do software Visual Analyser via placa de som do computador eeeeeeeeeeeereeeeeeeeeeee 66 3 5 Atividade experimental 4 Resson ncia em cordas
47. ICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 experimentalmente a exist ncia de ondas eletromagn ticas ao construir um dispositivo capaz de produzir ondas de r dio 1 2 2 Mas como s o geradas essas ondas Para entender melhor esse fen meno vamos analisar tr s situa es em que ocorre a forma o de ondas 1 Uma barra de madeira colocada sobre a superf cie da gua de maneira que flutue Ao agit la para cima e para baixo da superf cie surgem ondas na gua Estas s o ondas mec nicas 2 Um bast o isolante carregado eletricamente gera um campo el trico em sua volta Agitando o de um lado para o outro o campo el trico ser vari vel Segundo a previs o feita por Maxwell essa varia o gera um campo magn tico e como consequ ncia uma onda eletromagn tica 3 Atrav s de um circuito el trico formado por uma bateria uma bobina e um capacitor interligados por condutores como mostra a figura 1 11 temos um circuito oscilante A varia o do campo el trico obtida atrav s de sucessivos processos de carga e descarga do capacitor O capacitor carregado tem um campo el trico entre suas placas durante o processo de descarga o campo el trico diminui de intensidade e surge um campo magn tico induzido e uma corrente el trica que atravessa a bobina gerando um campo magn tico crescente Com o capacitor totalmente descarregado o campo el trico nulo e o campo magn tico
48. IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Para calcular a frequ ncia a partir do gr fico Vx t posicione a seta do mouse num ponto em que a onda cruza o eixo zero para o eixo Y anote o valor indicado ao p da tela depois posicione a seta num ponto seguinte que coincida com uma onda completa A diferen a entre estes valores corresponde ao per odo Os par metros indicam o tempo inicial e final da oscila o o par metro representa a varia o do tempo ou seja o per odo da oscila o A frequ ncia pode ser determinada 2 Channel A A B D74 conversion Time Zoomou varas Auto Compute spectrum Spectrum I SEN Channel B D A conversion Figura 3 19 No gr fico x o tempo em que inicia uma oscila o 0 o instante em que a oscila o completada e xo a diferen a destes estes tempos ou seja o per odo T da oscila o fazendo f 1 T Para determinar a frequ ncia e a amplitude da onda a partir do gr fico do espectro basta clicar com o mouse sobre o pico do espectro e observar o valor da frequ ncia indicada na base da tela Veja o exemplo da figura 3 20 Frequency spectrum File X axis FREQUENCY SPECTRUM Spectrum Spectrum adj 15 x aa x 440138 Zoom out 745 415xXv Y 5927 Smooth FlatT op Figura 3 20 No gr fico o pico maior representa a frequ ncia da onda principal onde x 440 Hz a frequ ncia
49. M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 o ar os vasilhames de vidro pl stico ou outros materiais n o s o aquecidos o que representa uma grande economia de energia O ar e os vasilhames colocados no interior da c mara de cozimento se aquecem apenas por condu o ou convec o atrav s do alimento aquecido 1 2 6 Tamanho do forno de microondas Um bom projeto de forno de microondas leva em considera o quatro aspectos importantes que s o 1 o tamanho compat vel com as cozinhas e espa o sobre balc es 2 O tamanho da cavidade interna compat vel com as necessidades da cozinha e principalmente o comprimento de onda utilizado no processo 3 a distribui o uniforme de energia de microondas para todos os tipos e quantidades de alimentos 4 o n vel timo de pot ncia no interior da cavidade do forno Ondas confinadas entre duas paredes como as microondas na c mara de cozimento ou uma corda presa pelas duas extremidades e posta a vibrar sofrem reflex es que fazem com que haja ondas deslocando se em sentidos opostos Essas ondas de mesma frequ ncia mesma amplitude mesma velocidade mesma dire o e sentidos opostos se sobrep em A superposi o pode formar ondas estacion rias dependendo da rela o entre o comprimento de onda e da dist ncia entre as extremidades Na figura 1 21 vemos frentes de ondas estacion rias formadas por uma corda fixa nas duas extremidades Se a corda for excitada por u
50. TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA v 18 n 6 2008 ISSN 1807 2763 DOS 0000068000 FPE 0000 000000000 UTILIZANDO UM FORNO DE MICROONDAS E UM DISCO R GIDO DE UM COMPUTADOR COMO LABORATORIO DE FISICA Ivo Mai Naira Maria Balzaretti Jo o Edgar Schmidt Programa de Pos Gradua o em Ensino de Fisica am Instituto iF de F sica UFRGS UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE F SICA Programa de P s Gradua o em Ensino de F sica Instituto Mestrado Profissional em Ensino de F sica de F sica UTILIZANDO UM FORNO DE MICROONDAS E UM DISCO R GIDO DE COMPUTADOR COMO LABORAT RIO DE F SICA Ivo Mai Naira Maria Balzaretti Jo o Edgar Schmidt APRESENTA O Este trabalho apresenta uma proposta para o Ensino de F sica partindo de aplica es da F sica em produtos tecnol gicos e est formatado luz da pedagogia construtivista de Piaget Vygotsky e Ausubel Pretende se despertar a curiosidade e o interesse dos professores e como consequ ncia dos alunos pelos temas da F sica desmistificando equipamentos utilizados no cotidiano Um dos objetivos do trabalho contribuir para o preenchimento de lacunas existentes no Ensino de F sica no Ensino M dio atrav s da forma o continuada de professores O desenvolvimento do trabalho consistiu na realiza o de oficinas para professores e estudantes do Ensino M dio focalizadas no estudo de Fen menos Ondulat rios Eletroma
51. TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 atrav s da grava o magn tica Na sua opini o qual caracter stica ou comportamento do tomo explica o magnetismo de alguns materiais a O n mero qu ntico principal que corresponde aos n veis de energia ou camadas eletr nicas designadas por K L M N O P eQ b O n mero de el trons na ltima camada de um elemento conhecida como camada de val ncia que nunca possui mais de oito el trons c O n mero qu ntico azimutal que corresponde aos subn veis denominados s p d f d O n mero qu ntico magn tico representado por m correspondente aos orbitais que caracterizam a regi o de maior probabilidade de encontrar os el trons e O n mero qu ntico spin tamb m conhecido como momento angular intr nseco do el tron f Nenhuma das anteriores 26 Hoje os melhores equipamentos de leitura de dados s o baseados no efeito magneto resist ncia gigante pad b nos processos de leitura a LASER O no princ pio da indu o eletromagn tica d N o sei 27 Dom nios magn ticos s o a tomos individuais que se comportam como um m b grandes aglomerados de mol culas com spins alinhados formando pequen ssimas regi es magn ticas c grandes aglomerados de tomos com spins alinhados formando pequen ssimas regi es magn ticas d um dos p los de um m
52. a o parcial dos dom nios magn ticos do material paramagn tico Aqui as orienta es parciais apontam no mesmo sentido do campo do m indutor gerando uma fraca atra o As subst ncias FERROMAGNETICAS s o aquelas que apresentam um paramagnetismo elevado ou seja t m v rios el trons desemparelhados solteiros O ferro o n quel o cobalto e algumas ligas destes elementos s o subst ncias ferromagn ticas figura 2 16 Os materiais s o classificados em diamagn ticos paramagn ticos ou ferromagn ticos segundo uma permeabilidade magn tica Esta constante menor do que 1 para materiais diamagn ticos pr ximo de 1 para materiais paramagn ticos e muito maior que 1 para materiais ferromagn ticos podendo apresentar valores bastante distintos Esta constante depende da intensidade do campo em que s o submetidos e do passado magn tico do material cnamado magnetismo residual Indutor Material ferromagn tico Figura 2 16 Mostra a orienta o dos dom nios magn ticos do material ferromagn tico com maior grau de alinhamento Aqui as orienta es preferenciais apontam no mesmo sentido do campo do m indutor gerando uma atra o forte Veja a tabela que mostra o valor da constante diamagn tica para alguns materiais Tabela Permeabilidade magn tica de alguns materiais DIAMAGN TICAS PARAMAGN TICAS FERROMAGN TICAS Suinca Constante Subeinci Constante Suba ci Consiamie 51
53. a entropia e irreversibilidade Moreira M A 1998 Teorias construtivistas Moreira M A e Ostermann F 1999 Teoria da relatividade especial Ricci T F 2000 Part culas elementares e intera es fundamentais Ostermann F 2001 Introdu o Mec nica Qu ntica Notas de curso Greca M e Herscoviiz V E 2002 Uma introdu o conceitual Mec nica Qu ntica para professores do ensino m dio Ricci T F e Ostermann F 2008 O quarto estado da mat ria Ziebell L F 2004 Atividades experimentais de F sica para crian as de 7 a 10 anos de idade Schroeder C 2005 O microcomputador como instrumento de medida no laborat rio did tico de F sica Silva L F da e Veit E A 2005 Epistemologias do S culo XX Massoni N T 2005 87 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 v 16 n 4 v 16 n 5 v 16 n 6 v 17 n 1 v 17 n 2 v 17 n 3 v 17 n 4 v 17 n 5 v 17 n 6 v 18 n 1 Atividades de Ci ncias para a 8a s rie do Ensino Fundamental Astronomia luz e cores Mees A A Andrade C T J de e Steffani M H 2005 Relatividade a passagem do enfoque galileano para a vis o de Einstein Wolff J F de S e Mors P M 2005 Trabalhos trimestrais pequenos projetos de pesquisa no ensino de F sica M tzenberg L A 2005 Circuitos el tricos novas e velhas tecnologias como facilitador
54. a ciclo completo da corrente alternada o magnetron est ligado durante meio ciclo e est desligado durante o outro meio ciclo Como a frequ ncia de rede utilizada no Brasil de 60 Hz o magnetron liga e desliga sessenta vezes por segundo A figura 1 24 mostra o esquema CIRCUITO DE ALTA TENS O UU AS W O y fi AA Xi Secund rio Resist ncia Dioda bl DOM DAMAS 1 OU OQ fi AS o CD E pam A bl Y OD D Transformador Figura 1 23 Circuito de alta tens o constitu do por um transformador um capacitor um diodo e uma resist ncia de drenagem O circuito tamb m possui uma resist ncia de 9MQ ou 10 MQ ligada em paralelo com o capacitor Esse resistor de drenagem descarrega o capacitor quando o forno desligado O tempo necess rio para a descarga completa de aproximadamente 30 segundos Figura 1 23 adaptada do Manual de Treinamento da Brastemp Figura 1 24 adaptada do Manual de Treinamento da Brastemp 23 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Capacitor 2000 V XXX CAS 9 O DOAI D Secund rio 2000 V 0 O W y w Transformador Capacitor 2000 V K QO Magnetron YY O E 4000
55. al paramagn tico e se a atra o for muito forte com uma poss vel imanta o permanente desse material ele denominado ferromagn tico Vimos anteriormente que o quarto n mero qu ntico o spin est relacionado ao momento magn tico intr nseco do el tron Quando um tomo on ou mol cula tem todos os seus el trons emparelhados o momento magn tico de um el tron com spin 1 2 anula o momento magn tico do outro el tron com spin 1 2 Subst ncias com estas caracter sticas s o consideradas DIAMAGN TICAS Veja a figura 2 15 a As subst ncias que t m pelo menos um el tron desemparelhado ou seja orbitais com el trons solteiros apresentam momento magn tico total diferente de zero e s o 50 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 PARAMAGN TICAS O paramagnetismo se caracteriza pelo alinhamento parcial dos spins eletr nicos ou momentos magn ticos at micos ou moleculares na presen a de um campo magn tico externo Veja a figura 2 15 b nars gs sggrgr l Qosssleccecercetorem Some D Lo SIR PLA DO DO OR A PP Ola seres E A Por Ingutor Material diamagn tico a b Figura 2 15 a Mostra a orienta o parcial dos dom nios magn ticos do material diamagn tico Veja que as orienta es preferenciais dos spins apontam em sentido contr rio ao campo do m indutor gerando uma fraca repuls o b Mostra a orient
56. al tamb m cont m o painel de controle que apresenta diversos bot es que variam conforme a marca e modelo Geralmente existem op es para controle de pot ncia de tempo e bot es para ligar e desligar o forno Vis o frontal Circuito Figura 1 10 As fotos mostram vis o frontal e traseira do painel de controle de um forno de microondas 1 2 PRINC PIOS DE FUNCIONAMENTO 1 2 1 O que s o microondas Chamamos de microondas as ondas eletromagn ticas com frequ ncias desde 300 MHz 300 x 10 Hz at 300 GHz 300 x 10 Hz e comprimentos de onda desde 1 m at 1 mm S o portanto ondas que est o entre a regi o de ondas de TV e a regi o do infravermelho no espectro das ondas eletromagn ticas Inicialmente as microondas foram utilizadas para a telecomunica o como em radares e telefone Durante a segunda Guerra Mundial Percy Spencer trabalhando com radares percebeu que uma barra de chocolate havia se derretido no seu bolso Descobriu assim que as microondas t m a capacidade de aquecer alimentos pois a energia das ondas nessa regi o do espectro eletromagn tico corresponde energia do movimento rotacional de algumas mol culas dipolares presentes nos alimentos como as de gua gorduras e a cares A exist ncia de ondas eletromagn ticas foi proposta por James Clerk Maxwell em 1864 atrav s de suas famosas equa es Em 1888 Heinrich Heriz foi o primeiro a demonstrar 13 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F S
57. am encontradas numa regi o da Gr cia menor chamada Magn sia local onde se encontram extensos dep sitos de xido de ferro Pastores de ovelha daquela regi o ficavam surpresos ao observar que as pontas dos seus cajados provavelmente refor ados com ferros eram atra das por estas pedras Assim descobriram os m s naturais as magnetitas O primeiro a deixar registros sobre o poder da magnetita atrair ferro foi Plat o mas os chineses foram os primeiros a encontrar uma aplica o pr tica O s bio chin s Chen Koua fez experi ncias com agulhas magn ticas flutuantes sobre l quidos Observou que elas sempre apontavam para a mesma dire o Prop s ent o que o sistema fosse utilizado nas navega es dando origem b ssola 2 6 1 SPIN E OS DOM NIOS MAGN TICOS Somente no s culo XX com o advento da mec nica qu ntica foi poss vel compreender fisicamente a verdadeira natureza do magnetismo Ainda n o foi observado uma part cula elementar que originaria um monop lo magn tico ou o magnetismo tt te A propriedade magn tica de um material origina se das gt va 4 Dev caso E gt a ae propriedades das part culas que formam a mat ria Uma regado grandeza relacionada ao momento angular intr nseco do E el tron chamado de spin respons vel pela origem do Fig 2 9 Dom nios magn ticos com l spins desalinhados magnetismo 45 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA
58. apresenta bot es funcionam como atalho para os principais itens do menu suspenso Al m disso existem duas janelas principais A superior mostra o modo scope das oscila es de uma medida e a inferior mostra o modo FFT ou as componentes das oscila es mostradas na janela scope Podemos fixar as principais configura es clicando no menu suspenso Settings quando abre a janela mostrada na figura 3 11 Off Settings Phase Wave Freg meter Filters Floating Windows mode HELP Volume do microform TE Settings Main Spectrum Scope Calibrate Inout Device Filters Colors Font Capture Scope Spectrum Main parameters INPUT device Functions Channel s Save Config FFT size samples 1024 l Peak frequency meter ChA na ave s Frequency sampling Hz 11025 l is Il E M Wave generator SINE Phase Volt meter Bandwidth 0 5512 Hz Spectral line resolution 10 77 Hz Number of Channels Mono C Stereo Check new Version Bit depth e 8 C1 24 About Smoothing windows Help Flatt op l Switch to Floating windows Default Conf Figura 3 11 Mostra a janela cen rio Settings com a op o principal Main selecionada e com a janela aberta mostrando as configura es recomendadas para a maioria dos casos que iremos utilizar Na mesma janela existe outro menu suspenso onde eonconramos o bot o Principal Main mostrado na figura 3 11 onde configuramos os par
59. ara de cozimento O magnetron possui uma antena que se estende at o topo do tubo que capta e irradia a energia dessas ondas para a c mara de cozimento do forno atrav s do guia de ondas O guia de onda nada mais do que um tubo oco de metal retangular ou el ptico de dimens es compar veis ao comprimento de onda utilizado Esses tubos s o fabricados em metais que tenham a capacidade de refletir e direcionar as microondas at o interior da c mara de cozimento Os modos de vibra o das microondas caracterizam se pela forma o de ondas estacion rias tendo as paredes como condi es de contorno pois as microondas devem ficar confinadas no interior do tubo Para evitar o surgimento de corrente el trica nas paredes dos guias os nodos das ondas estacion rias devem coincidir com as paredes do tubo Para satisfazer essa condi o a se o do guia de ondas deve ter dimens o igual ou um m ltiplo de 1 2 A figura 1 18 mostra um exemplo de guia de onda utilizado num forno de microondas 19 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Figura 1 18 A foto mostra a vista a partir da c mara de cozimento do forno de microondas 1 2 5 Como as microondas aquecem os alimentos Os alimentos geralmente cont m uma certa porcentagem de gua A gua formada por mol culas polares isto possuem p los nos seus extremos um positivo e outro negativo conforme
60. as componentes da onda composia 54 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Para a realiza o das atividades experimentais que utilizam o computador como instrumento de medida ser utilizado do Software Visual Analyser e o gerador de udio Waveform Generator incorporado no mesmo e que se encontram dispon veis gratuitamente para fins n o comerciais no endere o eletr nico www sillanumsoftva com tendo em vista que ele apresenta um maior n mero de op es de medidas e recursos adicionais como a possibilidade da coleta de dados atrav s de dois canais de entrada um gerador de udio incorporado no pr prio software apresenta duas telas que mostram a forma de onda e o modo FFT simultaneamente A figura 3 8 mostra a janela do programa A desvantagem destes dois ltimos softwares apresentados que ambos n o funcionam como instrumentos de precis o e al m disso no modo scope a amplitude da onda ou a voltagem induzida apresentada em valores arbitr rios Portanto n o s o indicados onde necess rio realizar medidas precisas mas que em nada prejudica a compreens o dos fen menos f sicos em estudo Mas ambos permitem salvar os dados coletados que poder o ser analisados em planilhas eletr nicas como o Microsoft Excel Logo s o recursos did ticos interessantes que podem contribuir positivamente na VA VisualAnalyser 9 0 6 Points 1024
61. as de uma aprendizagem significativa no n vel m dio Moraes M B dos S A Ribeiro Teixeira R M 2006 A estrat gia dos projetos did ticos no ensino de f sica na educa o de jovens e adultos EJA Espindola K e Moreira M A 2006 Introdu o ao conceito de energia Bucussi A 2006 Roteiros para atividades experimentais de F sica para crian as de seis anos de idade Grala R M 2006 Inser o de Mec nica Qu ntica no Ensino M dio uma proposta para professores Webber M C M e Ricci T F 2006 Unidades did ticas para a forma o de docentes das s ries iniciais do ensino fundamental Machado M A e Ostermann F 2006 A F sica na audi o humana Rui L R 2007 v 18 n 2 Concep es alternativas em ptica v 18 n 3 v 18 n 4 v 18 n 5 Almeida V O Cruz C A da e Soave P A 2007 A inser o de t picos de Astronomia no estudo da Mec nica em uma abordagem epistemol gica Kemper E 2007 O Sistema Solar Um Programa de Astronomia para o Ensino M dio Uhr A P 2007 Material de apoio did tico para o primeiro contato formal com F sica Fluidos Damasio F e Steffani M H 2007 88
62. cia Figura 1 15 Dois instantes diferentes de um el tron se movendo na cavidade de um magnetron Uma an lise detalhada do funcionamento do magnetron revela que o c todo quando aquecido emite el trons Ele est ligado ao p lo negativo submetido a uma voltagem de 4 000 V em rela o ao nodo Os el trons s o emitidos em dire o ao nodo por m o campo magn tico criado pelos dois m s circulares posicionados entre o c todo e o nodo aplica uma for a magn tica sobre estes el trons obrigando os a descreverem uma trajet ria circular antes de eventualmente alcan arem o nodo ver figura 1 15 A passagem dos el trons nas proximidades de uma aleta induz uma carga positiva repelindo os el trons gerando uma corrente nas aletas e na parede do nodo Isso ocorre porque um el tron enquanto se aproxima de uma aleta induz nesta uma carga positiva que aumenta de intensidade e diminui medida que ele segue em frente gerando uma corrente alternada Quando a cavidade conduz uma corrente a parede da cavidade comporta se como uma bobina e a aberiura da cavidade como um capacitor criando assim um circuito ressonante Esta corrente gera na cavidade do nodo campos magn ticos e el tricos vari veis e por sua vez emite microondas Uma analogia entre o circuito ressonante formado por capacitor e indutor e o magnetron mostrado na figura 1 16 Circuito ressonante Figura 1 16 A figura mostra em detalhes atra
63. cia de um dom nio sobre o outro ou por influ ncia de um campo magn tico externo 2 6 2 ELETROMAGNETISMO E A MEC NICA QU NTICA Para entender como e o qu ocorre nas grava es e leituras magn ticas ou em qualquer processo de magnetiza o precisamos saber um pouco sobre as intera es eletromagn ticas da mat ria e sobre mec nica qu ntica Os fen menos f sicos que ocorrem no mundo microsc pico na escala at mica e subat mica n o s o descritos adequadamente pela mec nica cl ssica de Newton No universo microsc pico ocorrem fen menos distintos que em muito intrigaram os f sicos do in cio do s culo XX Neste contexto foi desenvolvida uma nova teoria a mec nica qu ntica capaz de descrever estes fen menos prever uma s rie de outros e que recai na mec nica cl ssica para escalas macrosc picas a O PRINC PIO DA INCERTEZA Conforme o princ pio da incerteza desenvolvido pelo f sico alem o Werner Heisenberg no mundo microsc pico n o poss vel falarmos em localiza o de el trons Isso porque para localizar uma part cula ou medir seu momento devemos interagir de alguma maneira com esta part cula Nenhum instrumento de medida pode ver ou sentir a part cula sem interagir com ela e dessa 46 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 maneira influenciar intensamente o seu movimento Para constru
64. como foi explicado anteriormente 71 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Fie DJA X axis View a D Figura 3 24 a Janela Scope do Visual Analyser mostrando a voltagem induzida pelo m abandonado em queda livre no procedimento acima citado b Esta a mesma janela do gr fico a por m mostrando dois eventos de indu o Agora desloque a bobina at a extremidade inferior do cano PVC e repita os procedimentos invertendo os p los do m Para fins de compara o podemos utilizar m s de tamanhos diferentes e bobinas de tamanhos diferentes Veja um exemplo de medida realizada com o equipamento PicoScope e compare com os gr ficos obtidos com o Visual Analyser SU sm gpa H o E xfs z eo z Mm x 205ImV 0 2240mY x0 189mYV x 205ImV 0 1807mV xo 244mY en E a fa co CS e a a ran bui 2150 205 1950 2000 1850 1900 Os 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 ta IBNS 15 7 15 8 15 9 16 0 16 1 16 2 Ra oa a H gt E Hi gt Figura 3 25 a Gr fico da voltagem induzida por um m que se aproxima da bobina com o p lo norte b Gr fico da voltagem induzida por um m que se aproxima da bobina com o p lo sul ATIVIDADES EXPLORAT RIAS Indu o Eletromagn tica 1 Qual a rela o entre a rapidez de deslocamento do m com a voltagem induzida na bobina Para responder esta quest o co
65. conseguiu uma redu o maior que 4 5 na resist ncia de nenhum material Com o advento da nanotecnologia tornou se poss vel construir filmes muito finos intercalando materiais magn ticos com materiais n o magn ticos Fazendo um sandu che com duas camadas de ferro por fora com uma camada de cromo no meio as camadas de ferro se organizam de tal maneira que as magnetiza es ficam orientadas em dire es contr rias Os cientistas observaram que dessa forma com os campos magn ticos das camadas ordenados um contra o outro a resist ncia era grande Mas quando se aplicava um campo magn tico for ando as magnetiza es a apontarem no mesmo sentido a resist ncia era muito menor e assim foi descoberta a magnetorresist ncia gigante GMR Nas ltimas duas d cadas mais precisamente a partir da segunda metade da d cada de 1980 ocorreram in meras descobertas de novos materiais magn ticos e t cnicas de fabrica o de filmes finos que permitiram avan os impressionantes nas aplica es tecnol gicas e dentre elas a grava o magn tica Atualmente poss vel atrav s de t cnicas de alto v cuo fabricar filmes ultrafinos com espessura da ordem de um nanometro 1nm 10 m Filmes ultrafinos da ordem de tr s a quatro tomos com camadas m ltiplas intercalando materiais magn ticos e materiais 41 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 n o ma
66. cuito nula Imediatamente surge uma corrente el trica atrav s da bobina pois os el trons da placa negativa do capacitor tendem a atingir a placa positiva Neste ponto a corrente na bobina m xima e a energia armazenada na forma de energia magn tica at que a carga do capacitor seja reduzida a zero corrente diminui com o tempo causando uma redu o do campo magn tico induzindo corrente no sentido contr rio para carregar o capacitor com polaridade oposta inicial Quando o capacitor carregado a placa negativa do capacitor torna se positiva e novamente a corrente se torna nula Assim sendo o capacitor recebe carga novamente mas agora atrav s da bobina for ando uma corrente no sentido contr rio ao anterior O campo magn tico da bobina novamente aumenta mas em sentido oposto pois como j sabemos conforme mudamos o sentido da corrente alteramos tamb m o do campo magn tico Novamente o sentido da corrente inverte enquanto a intensidade do campo magn tico da bobina diminui Figura 1 13 Circuito capacitivo gradativamente por m mantendo o o tempo suficiente at resistivo recarregar o capacitor No instante seguinte voltamos situa o inicial onde a corrente nula e o capacitor est carregado A partir da o ciclo repetido produzindo uma corrente alternada no circuito Dessa maneira a carga e descarga de um capacitor e de uma bobina geram oscila es eletromagn ticas A estrutura
67. da bobina atinge valor m ximo Os campos el trico e magn tico oscilantes com as peri dicas cargas e descargas do capacitor regeneram um ao outro gerando ondas eletromagn ticas Fig 1 11 a circuito oscilante capacitor bobina fonte com o capacitor carregando at atingir campo el trico m ximo enquanto o campo magn tico na bobina nulo b Com a chave aberta o capacitor descarregando gera uma corrente pela bobina O campo el trico decresce e o campo magn tico na bobina cresce c Com o capacitor totalmente descarregado o campo el trico nulo e campo magn tico m ximo Cargas el tricas geram campos el tricos Se a carga estiver em movimento a varia o correspondente do campo el trico produzir um campo magn tico Da mesma forma campos 14 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 magn ticos oscilantes geram campo el tricos As equa es de Maxwell relacionam as varia es destes campos e introduzem o conceito de onda eletromagn tica s gt Fig 1 12 O campo el trico E oscilando no plano xy e o campo magn tico B oscilando no plano xz de uma onda eletromagn tica no espa o livre Os campos est o em planos mutuamente perpendiculares e perpendiculares dire o de propaga o x da onda A frequ ncia das ondas geradas pelo circuito mostrado na figura 1 11 depende das propriedades do capacitor e da bobina O tempo
68. da resson ncia de fundamental import ncia para entender a forma como o forno de microondas aquece os alimentos Mesmo que o experimento mostra o fen meno no mbito macrosc pico poss vel fazer uma analogia do evento na escala microsc pica Sempre importante evidenciar que as ondas transportam energia e esta pode ser absorvida pela mat ria atrav s do fen meno da resson ncia Para a realiza o desta atividade necess rio providenciar uma caixa de resson ncia de cordas ou um viol o equipado com cordas de a o ou de nylon com espessuras diferentes uma tira de papel de 1cm x 2cm dobrado em V um microfone com cabo para a entrada na placa de som do computador A caixa de resson ncia constru da pelo autor deste trabalho pode ter caracter sticas semelhantes como esta da foto na figura 3 21 Tira de Parafusos de Papel em V afina o Cordas de a o 10 cm 7 cm 70 cm Figura 3 21 Caixa de resson ncia de duas cordas Para medir a frequ ncia utilize um microfone ligado na placa de som para captar o som da caixa de resson ncia Veja o esquema de montagem mostrado na figura 3 12 Gire o parafuso de afina o esticando a corda at atingir a frequ ncia desejada Esquema de montagem dos equipamentos para medir a frequ ncia das cordas da caixa de resson ncia Para realizar a medida da frequ ncia abra e acione o software Visual Analyser clique em Laplure spechum e toque a uma das cordas Repita o p
69. dade de absorver qualquer onda com freq ncia pr xima de 2 45 GHz que possa ultrapassar a cavidade de choque As tiras de ferrite s o projetadas para absorver frequ ncias pr ximas de 2 45 GHz de baixa energia e s o colocadas ao redor da borda da porta garantido um ajuste perfeito entre a porta e a borda do forno n TA Selo ransp rente capacitivo wek T m t m Cavidade de cozimento Filme de pl stico Grade de metal Selo capacitivo Cavidade s de choque Figura 1 26 A figura A mostra a fotografia de uma porta de um forno de microondas indicando os dispositivos de seguran a a janela com a grade met lica o selo capacitivo e a cavidade de choque Em B mostra estes dispositivos esquematicamente Al m do sistema de prote o contra vazamentos tamb m existe um sistema de tr s chaves de seguran a chamadas de prim ria secund ria e de seguran a que s o acionadas pelo movimento da porta As chaves prim ria e secund ria desligam a fonte de energia quando a porta for aberta a terceira que a chave de seguran a inspeciona as outras duas e caso aquelas n o funcionem adequadamente queimando o fus vel acaba por desligar a fonte de energia 28 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 1 2 11 O forno de microondas aquece os alimentos de fora para dentro Mu
70. das as op es da janela Front Speaker deixando a como mostra a figura 3 10 H Front speaker Op es Ajuda Front Speaker Som wave Sint de SW Mic Entrada CD Player Phone Balan o Balan o Balan o Balan o Balan o Balan o Balan o F e A ale L aale e lae H e L ad e ad Volume Volume Volume Volume Volume Volume Volume Sem udio I Sem udio Sem udio I Sem udio Sem udio I Sem udio Sem udio Avan ado Avan ado Figura 3 10 Janela de controle de volume com todas as opcoes habilitadas e com o volume m ximo Esta a forma ideal para fazer experimentos de an lise de espectro de sinais de udio Para instalar o software Visual Analyser que ser utilizado nas atividades experimentais que seguem basta fazer um download do mesmo a partir www silanumsoftVA com e seguir as orienta es de instala o 56 do endere o eletr nico TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Depois de instalado basta clicar duas vezes no cone criado durante a instala o e encontrado na tela do computador Assim abre a janela principal como mostra a figura 26 mostrada anteriormente Observe que existe um menu suspenso atrav s do qual temos acesso a todas as configura es poss veis do programa Al m disso existem dois menus na coluna localizada na extremidade direita da tela o qual
71. de carga e descarga de um capacitor diretamente proporcional sua capacit ncia Da mesma maneira a quantidade de energia armazenada em uma bobina depende de sua indut ncia Circuitos ressonantes deste tipo n o s o apropriados para gera o de ondas com frequ ncias elevadas na faixa de GHz como o caso dos fornos de microondas que utilizam ondas com frequ ncia de 2 45 GHz Neste caso as ondas s o geradas por um magnetron A tabela abaixo mostra a denomina o das bandas para a faixa de microondas TABELA 1 Designa o das bandas para as faixas de microondas Banda S Forno Banda U 40 a 60 GHz Microondas Fonte http es wikipedia org wiki Microondaf Bandas de frecuencia de microondas As ondas eletromagn ticas na faixa de radiofrequ ncia foram subdivididas em oito faixas com aloca es determinadas pela Comiss o Federal de Comunica es FCC dos EUA conforme mostra a tabela abaixo 15 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 TABELA 2 Aloca o das faixas de frequ ncia de microondas para aplica es diversas Extra High 30 GHz a 300 GHz Utilizada em comunica es com sat lites EHF Frequencies 1 2 3 Como funciona o magnetron O princ pio de funcionamento do magnetron est baseado no efeito de circuitos ressonantes conforme descrito a seguir O circuito ressonante tem a capacidade de gerar ondas e for
72. des Como exemplo temos O software Osciloscope dispon vel no endere o www comunidadelectronicos com que utiliza a placa de som do computador como interface de entrada de sinais transformando o num oscilosc pio did tico de f cil compreens o Com o aux lio deste software e um computador munido de uma placa de som poss vel desenvolver uma diversidade de atividades que envolvem medida de frequ ncias an lise espectral de sinais de udio amplitude e forma de onda valores arbitr rios de voltagem induzida pulsos eletromagn ticos de controle remoto de equipamentos eletr nicos etc Associado a este software recomendamos a utiliza o de um software gerador de udio o ttg que tamb m tem uma vers o livre dispon vel na rede mundial de computadores A figura 3 7 apresenta o Layout com um exemplo de forma de onda e an lise espectral capturada via placa de som Oscilloscope 2 51 File Edit Options Help E w DT Gain E Gain a o S a 2 67 Y2 3 36 Sweep 21 25 ms Delay 0 00 ms 0 00 ms 0 00 ms Trg Lev 35 t dT Y1 2 67 Y2 3 36 Sweep 1452 1 Hz Delay 0 00 ms 0 00 ms 0 00 ms Trg Lev 35 1 dF delay Trg T 13 11 ms Y1 33 3 F 275 9 Hz I 7 10 Figura 3 7 a Janela do software Osciloscope selecionada no modo scope mostrando a forma de onda composta do som produzido pela corda de a o de uma caixa de resson ncia b a mesma janela no modo FFT transformadas de Fourier mostrando
73. des magn ticas com uma incr vel rela o indu o peso Eles t m algumas desvantagens quando comparados com im s de Sam rio Cobalto SmCo pois operam sob temperaturas menores e s o de f cil corros o o que explica porque eles quase sempre possuem revestimento de n quel zinco ou resina ep xi O conjunto bobina e m s funciona como um motor denominado voice coi que usa sinais de controle gravados no pr prio disco chamados servos para localizar uma trilha Assim necessita de somente um comando para deslocar a cabe a para qualquer trilha no disco r gido Os primeiros HDs usavam um motor de passo para posicionar o cabe ote sobre as trilhas por m para posicionar o cabe ote em uma das 600 trilhas necessitavam de um comando para cada trilha o que tornava o sistema muito lento A controladora um circuito el trico respons vel pelo comando de todo o movimento do atuador envia os dados de leitura para o cabe ote e envia os dados lidos pelo cabe ote para o processador do computador Em 1986 quando o disco r gido foi criado pela Western Digital a pedido da Compag tinha uma placa controladora externa que apresentava muitos problemas decorrentes das interfer ncias eletromagn ticas externas O problema foi resolvido juntando a controladora e o disco r gido numa s pe a Atualmente a placa controladora do disco r gido tamb m usada para controlar as fun es de outros drivers como leitor de CD e de fita Cabe as d
74. dicada para preparar receitas adequadas para que n o haja perda na qualidade do sabor odor e consist ncia dos alimentos 1 2 10 Dispositivos de seguran a do forno de microondas Enquanto os raios ultravioleta C raios X e os raios y s o radia es ionizantes podendo causar altera es moleculares com efeitos cumulativos e danos permanentes aos tecidos as demais radia es do espectro eletromagn tico localizadas abaixo do ultravioleta C ou seja com menor energia incluindo as ondas de comunica o microondas at a luz vis vel n o causam altera o na 26 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 estrutura molecular nos tecidos O nico problema que as microondas podem causar s o queimaduras e para evit las s o adotadas medidas de seguran a em duas reas as microondas propriamente ditas e o projeto do forno Os rg os competentes como a ANVISA estabelecem padr es de seguran a para a opera o de aparelhos que utilizam radia es no seu funcionamento Para os fornos de microondas os padr es obrigat rios relativos a vazamentos permiss veis em 5 cm partindo da veda o da porta n o podem ultrapassar 1 miliwatt por cent metro quadrado 1 mW cm para um forno rec m produzido e 5 mW cm durante a sua vida til Esses padr es s o muito baixos quando comparados com doses administradas durante tratamento m dico de diatermia p
75. e Inout Device Filters Colors Font Capture Scope Spectrum Ch or A B L i Ch B RJ aris Save Config Vpos ms d Zoom Triq vpo s d Zoom Tria amp Vol C Percent 63 304 o i a T T Trigger Left TE Positive slope 31651 C Negative slope Open Config 25 Delta threshold perc full scale Trigger Right e Positive slope Trig Left Ei C Negative slope o ERA 25 Delta threshold perc full scale a som SEO al lou sis SJ ES E r Scope grid F ChA full D A i i Help 94 953 Ean 7 9637 P fre M ChB taipa 2 H hr H fe bel Default Conf Figura 3 13 Janela de configura o do modo Scope ou forma de onda Selecionando a op o Calibrate abre se uma janela onde permite fazer a calibragem das Settings Phase Wave Freg meter Filters Floating Windows mode HELP volume do microfoni Y Main Spectrum Scope Calibrate Inout Device Filters Colors Font Capture Scope Spectrum Ei Apply i i Eres n Calibrate file Untitled Input Source Detected levels percent full scale Start measure signal 394 Volume do microfone Save s Selected Source Volume do microfone 0 00 m Level of selected source 100 00 Level of known input signal units fi 0 Units CEM Peak to peak NE Load Save Clear 0 o Refresh 99 M Auto refresh windows volume control Figura 3 14 Janela onde poss vel calibrar os par metros para o sinal de ent
76. e Leitura Uma das aplica es mais importantes de materiais magn ticos o armazenamento n o vol til de dados uma tecnologia que permite a grava o a recupera o e a regrava o importante no funcionamento de gravadores de som v deo equipamentos de grava o e leitura de cart es magn ticos e armazenamento em discos magn ticos de computadores Esta uma aplica o baseada na indu o eletromagn tica Isto uma corrente percorrendo uma bobina gera um campo magn tico Assim a cabe a de grava o tem a capacidade de alterar o estado de magnetiza o de um material ferromagn tico pr ximo possibilitando o armazenamento de informa es contidas em sinais el tricos Nos prim rdios do disco r gido a leitura dos dados armazenados tamb m se baseava no princ pio da indu o eletromagn tica por m agora no sentido inverso Era o campo magn tico vari vel que induzia uma corrente el trica no material da cabe a de leitura A grava o e leitura utilizam fen menos f sicos cl ssicos da indu o eletromagn tica Em 1820 Oersted descobriu que uma corrente el trica passando por um fio produz campo magn tico mudando a orienta o da agulha de uma b ssola colocada nas proximidades A lei que relaciona 39 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 corrente el trica com campo magn tico foi formulada mais tarde por Amp re Em 1831 os
77. e alimentos assados devido a uma rea o entre carboidratos ou prote nas com a cares conhecida como rea o de Maillard ou de escurecimento Essa rea o reduz a solubilidade e o valor nutritivo das prote nas Ela til quando os produtos tornam os alimentos mais aceit veis pela cor sabor e odor produzidos mas prejudicial quando ocorre perda de prote nas importantes para a nutri o humana Durante o cozimento a rea o de Maillard que envolve uma s rie de etapas inicia com uma condensa o entre amino cidos e a cares Estes compostos incolores se rearranjam e desidratam para formar intermedi rios amarelados que finalmente s o convertidos para pol meros vermelhos e marrons Um dos efeitos positivos da rea o de Maillard o aspecto visual de bolos pizzas e lasanhas quando cozidas um negativo o escurecimento do leite quando aquecido por muito tempo tal como no doce de leite A cor deriva das melanoidinas formadas pela rea o de Maillard A rea o de Maillard tamb m respons vel pelo envelhecimento de nosso organismo Muitos qu micos v m pesquisando drogas que interrompam as rea es de Maillard numa tentativa de minimizar os efeitos do envelhecimento em nosso corpo MINAT TI Portanto a degrada o do valor nutritivo de alimentos proteicos preparados em forno convencional maior do que quando preparados em forno de microonda Por m a utiliza o do forno de microondas in
78. ente 40 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Bobina f i Material ferromagn tico Sentido do movimento do disco lt m Superf cie do disco Dom nios magn ticos alinhados horizontalmente 174 Figura 2 6 Representa o esquem tica de um modelo de grava o magn tica com os m s alinhados horizontalmente A cabe a de leitura um indutor eletromagn tico 2 4 MAGNETORRESIST NCIA GIGANTE A necessidade cada vez maior de armazenar uma grande quantidade de dados pressionou os pesquisadores a encontrarem solu es alternativas Dentre as solu es encontradas est o o aumento do n mero de discos a diminui o da dist ncia entre as cabe as de leitura grava o e o disco e a diminui o do tamanho dos dom nios magn ticos Quanto menor o tamanho do dom nio maior o n mero de dados que pode ser armazenado no disco r gido A descoberta de materiais que quando submetidos a campos magn ticos apresentam o fen meno da magnetorresist ncia gigante e atualmente a magnetorresist ncia t nel possibilita a fabrica o de discos r gidos com grande capacidade de armazenamento de dados A magnetorresist ncia um fen meno pelo qual ocorre uma diminui o da resist ncia dos materiais quando se aplica um campo magn tico externo Ele foi descoberto por William Thomson Lord Kelvin em 1856 Mas ele n o
79. es com polaridades aleatoriamente distribu das como indica a figura 3 6 64 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Fios magn tizados__ mT N Coloque a b ssola aqui Figura 3 6 Segundo fio magnetizado com os p los aleatoriamente distribu dos Tamb m sugerimos a utiliza o de fios feitos com outros materiais como cobre alum nio pl stico e outros ATIVIDADES EXPLORAT RIAS Mais uma vez sugerimos apresenta o oral de suas observa es an lises e conclus es que resultaram a partir do desenvolvimento das atividades realizadas pelos grupos de trabalho Al m das situa es individuais de cada grupo sugerimos que o professor fa a o questionamento a seguir 1 Como a agulha da b ssola se alinha enquanto deslocada ao longo do fio magnetizado 2 Por que a agulha da b ssola muda de dire o enquanto deslocada ao longo do fio magnetizado 3 O que podemos dizer a respeito das for as de atra o e repuls o magn tica entre o fio magnetizado e a agulha magn tica da b ssola Quais p los se atraem e quais se repelem 4 Que rela es podem existir entre um fio de a o magnetizado e uma fita magn tica de um v deo ou udio 5 Aproximando a b ssola de um fio de a o n o magnetizado o que ocorre Por qu 6 O que acontece quando substitu mos os fios de a o do experimento acima por fios de nylon pl
80. es a densidade de grava o chegando a vinte e cinco mil bits por polegada Em 1982 foi lan ado o disco de alum nio coberto por uma camada met lica de cobalto ou cromo o que aumentava ainda mais a capacidade de armazenamento de dados 2 3 O QUE UM DISCO R GIDO O disco r gido em ingl s Hard Disk HD o dispositivo do computador onde s o armazenados os dados O Disco R gido um dispositivo onde as informa es dados e programas armazenados podem ser considerados permanentes Isto quer dizer que os dados que foram salvos antes de desligar o computador poder o ser acessados posteriormente N o podemos confundir Disco R gido com mem ria RAM Random Access Memory pois esta uma mem ria tempor ria ou vol til isto quando o computador desligado os dados s o perdidos A estrutura f sica de um Disco R gido pode mudar de um modelo para outro ou de uma marca para outra Mas os componentes b sicos e os princ pios f sicos aplicados no seu funcionamento e no modo de armazenamento dos dados s o os mesmos Os componentes b sicos que formam um Disco R gido s o um atuador dois motores a controladora o cabe ote e o disco Veja a figura 2 5 O disco r gido formado por tr s camadas a primeira denominada de substrato formada de um disco r gido de ligas de alum nio ou vidro que serve de apoio para a segunda camada que um filme ultrafino com uma espessura da ordem de nanometros 1 nm 10 m
81. f sicos Michael Faraday e Joseph Henry descobriram um fen meno rec proco ou seja que um campo magn tico vari vel produz corrente num fio que forma um circuito el trico Essas descobertas logo encontraram aplica es tecnol gicas importantes como os motores el tricos os geradores e bobinas de indu o magn tica Somente a partir da d cada de 1950 por m estes fen menos associados aos materiais magn ticos encontraram uma das mais importantes aplica es tecnol gicas a grava o magn tica Nas primeiras gera es de discos r gidos a cabe a de leitura e grava o era formada por uma bobina e um material ferromagn tico O processamento de dados gera uma corrente el trica que percorre a bobina ora num sentido ora no outro gerando campos magn ticos vari veis ou seja com polaridade vari vel de acordo com o sentido da corrente el trica Uma corrente el trica numa bobina na cabe a de grava o tem a capacidade de alterar o estado de magnetiza o de um material magn tico pr ximo Isso possibilita armazenar no material magn tico presente nas fitas e discos magn ticos as informa es contidas nos sinais el tricos assim s o feitas as grava es magn ticas Os bits de dados armazenados nada mais s o que uma sequ ncia de dom nios magn ticos orientados de acordo com o campo magn tico produzido durante uma grava o At a primeira metade da d cada de 1990 a leitura era o processo inverso O movimento do
82. gn ticos formam estruturas magn ticas mais espessas Estruturas nanom tricas de m ltiplas camadas apresentam propriedades magn ticas muito diferentes das propriedades normalmente conhecidas para materiais volumosos A possibilidade da fabrica o de nanoestruturas por acoplamento entre camadas vizinhas descoberto em 1986 foi acompanhada de descobertas de fen menos que at esse momento ainda n o eram conhecidos como o o controle de informa es a partir do spin dos el trons tecnologia denominada spintr nica Quando el trons polarizados spins orientados numa s dire o atravessam camadas n o magn ticas muito espessas da ordem de micrometros perdem esta orienta o porque sofrem m ltiplas colis es com tomos encontrados no caminho Mas quando atravessam filmes com dimens es nanom tricas eles n o perdem a orienta o do seu spin A descoberta do acoplamento de camadas vizinhas atraiu a aten o de um grupo de pesquisadores na Fran a e em 1988 foi publicada a descoberta de um fen meno importante a magneto resist ncia gigante com a participa o de um pesquisador ga cho M rio Baibich professor da UFRGS A magneto resist ncia gigante foi observada em multicamadas de certos filmes magn ticos formados por ferro cobalto n quel e suas ligas quando intercaladas com filmes met licos n o magn ticos como cromo cobre e rub dio Esse conjunto de descobertas permitiu a fabrica o de sensores magn ticos c
83. gnetismo e T picos de F sica Moderna que explicam o funcionamento do forno de microondas e do disco r gido de computador A realiza o destas atividades est de acordo com a proposta de Piaget segundo a qual as a es humanas s o a base do comportamento As atividades s o desenvolvidas em pequenos grupos seguidas por momentos de discuss o no grande grupo pois conforme Vygotsky o desenvolvimento cognitivo tem como origem a convers o de rela es sociais em fun es mentais Atrav s do conjunto de atividades seja atrav s das a es ou intera es humanas os conhecimentos pr vios dos indiv duos s o constantemente confrontados com novos conhecimentos criando condi es para uma aprendizagem significativa conforme Ausubel Os resultados das avalia es mostraram que novos conceitos foram aprendidos pelos participantes indicando que a proposta baseada no ensino de F sica a partir de aplica es tecnol gicas eficiente e indicada para promover a melhoria da qualidade do Ensino de F sica NDICE Inlido jo 5 o7 o oia ei DES a RU CRP aa RA DE SR RN UDOP 7 1 Como funciona o forno de microondas e eeeeeerrene ne aeerrerena nana aerreneanna o 9 1 1 Manual do forno de microondas c e eeeeeereeee res errerena aan rerreeneaaanera 9 f2 Principios de TUNCIONAMENTO gem noras sabia ia nus a ea nai fi Dur Pe SS 13 tail Oque Sao microondas zmassca5sa 2 09 iodssisanars fodas AGIR andas a aiaia
84. ilizadas tamb m passou a ser usado em processos qu micos assistidos por microondas como aquecimento de subst ncias formadas por mol culas polares Esse um recurso que traz algumas vantagens quando comparado com m todos de aquecimento que utilizam o fogo ou resist ncias el tricas O aquecimento ocorre da mesma forma como nos alimentos Assim as paredes dos recipientes apolares ficam mais frias emitindo menor quantidade de energia para o ambiente enquanto que o interior da amostra polar permanece aquecido Vulcaniza o de borracha foi a primeira aplica o industrial para os fornos de microondas a partir da d cada de 1960 Uma combina o entre os m todos de aquecimento que utilizam fontes t rmicas resist ncias e microondas leva a uma maior efici ncia do processo Enquanto no sistema que utiliza fontes t rmicas o aquecimento da borracha superficial e externo o aquecimento gerado pelas microondas mais profundo garantindo um aquecimento mais uniforme e como consequ ncia uma melhoria na qualidade do produto A partir da d cada de 1980 as microondas tiveram aplica es diversas na ind stria como secagem e cura de pol meros e cer micas gera o de plasma para corros o na ind stria da A tabela foi retirada do Manual de Treinamento BRASTEMP 30 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 microeletr nica recupera o de metais em i
85. ima o e afastamento do m gera na espira um campo el trico e um campo magn tico induzidos de intensidade vari vel Ao se posicionar o m muito pr ximo das espiras e mantendo o em repouso a corrente el trica induzida durante esse intervalo de tempo ser m xima A rapidez com que o m aproximado ou afastado n o altera o valor da corrente el trica induzida O processo de aproxima o e afastamento do m gera na bobina apenas um campo el trico induzido vari vel N o sei 30 Marque a alternativa que completa a frase corretamente O processo de funcionamento de um motor de corrente cont nua o mesmo que explica o funcionamento de um Nos motores maiores de corrente alternada o m substitu do por bobinas alimentadas por corrente el trica e no rotor as bobinas s o substitu das por um cilindro r gido e laminado geralmente de alum nio sem nenhuma conex o el trica e seu funcionamento est baseado no mesmo princ pio que explica o funcionamento de galvan meitro uma televis o transformador um galvan metro galvan metro um transformador transformador um magnetron Nenhuma das anteriores Atividades complementares Funcionamento do magnetron Exerc cio de ordena o de palavras 31 Coloque as palavras em ordem formando uma frase MAGNETRON DO LOCALIZADO CAVIDADE DA EL TRONS QUE C TODO EMITE UM NO FICA O CENTRO E FILAMENTO 81 TEXTOS DE APOIO
86. io Wavefor Gerator ou ttg Para realizar a atividade devemos instalar o software Visual Analyser que j traz um gerador de udio incorporado Outra op o a vers o livre do gerador de udio ttg Test Tone Gerator e o oscilosc pio eletr nico Osciloscope que um programa livre e pode ser obtido gratuitamente no endere o eletr nico www comunidadelectronicos com Para efetuar a coleta de dados ou a visualiza o das ondas basta conectar o microfone na entrada da placa de som do computador e abrir o programa Visual Analyser clicando no bot o On para acionar a leitura clique no bot o localizado no menu suspenso do programa Agora configure a frequ ncia a forma da onda selecione o canal desejado e ajuste o volume Por fim clique no bot o On Com o software Visual Analyser aberto clique no bot o On depois acione o gerador de udio na frequ ncia desejada Para salvar os dados ou exibir os gr ficos dos modos scope e spectrum clique em Lapture scope e depois em Lapture specttum assim abre a janela mostrada na figura 3 18 File D A X axis View FREQUENCY SPECTRUM Spectrum 15 x EE x 280 522 Zoom out 15 y Spectrum adj Smooth FlatT op HA E R 15 y Y 1 824 Figura 3 18 a Gr fico V x t com a escala para valores arbitr rios b Gr fico do espectro dB x Hz com a escala ajustada para exibir os picos do pacote de ondas 66 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA
87. irmos um supermicrosc pio capaz de visualizar um el tron ter amos que usar radia o cujo comprimento de onda da ordem do tamanho de um tomo ou menor ainda Essa radia o est na faixa dos raios x ou raios 7 cuja energia t o grande que modificaria muito a velocidade do el tron e consequentemente o seu momentum numa quantidade grande e incerta b N MEROS QU NTICOS No mundo microsc pico n o poss vel localizar ou determinar nada de forma absoluta De acordo com o princ pio da incerteza poss vel determinar apenas a probabilidade de localiza o das part culas em uma dada regi o do espa o Essa probabilidade depende da energia da part cula e est relacionada a n meros qu nticos Para el trons que fazem parte de um mesmo tomo o estado de cada el tron determinado por um conjunto de quatro n meros qu nticos descritos a seguir O princ pio de exclus o de Pauli diz que dois el trons de um mesmo tomo n o podem ocupar o mesmo estado simultaneamente com os quatro n meros qu nticos iguais N mero qu ntico principal n Este n mero representado por n est relacionado aos n veis de energia para os el trons no tomo ou seja s camadas eletr nicas e s pode assumir valores inteiros e positivos As camadas s o representadas por K L M N O P Q A energia aumenta com o valor de n e existe um n mero m ximo de el trons em cada camada que s o 2 8 18 32 32 18 e 8
88. ispon veis em Janeiro de 2008 http es wikipedia org wiki MicroondafBandas de frecuencia de microondas http www if ufrgs br betz quantum SGtexto htm http www prorad com br pro rni pdf http quark qmc ufsc br minatti http www ufrgs br Alimentus pao fabricacao fab assamento maillard him Endere os Eletr nicos dispon veis em Julho de 2006 http cienciaecultura bvs br scielo php http geocities yahoo com br paradoxosdafisica mecanicaquantica htm 85 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 www prof2000 pt http www clubedohardware com br artigos 1239 http www museudocomputador com br enciclohd php http www terravista pt lhadomel 2388 gloshd himlf Cabe as 20lIndutivas http www2 ufpa br dicas mic mic hd htm http telefonia no sapo pt record him http www sbrt ibict br http www pgi poli usp br lec nano primarias objetivos him www letronet com br Www tecmania com http hyperphysics phy astr gsu edu hbase waves magnetron him l http myspace eng br tec for mici aspftcomp princ www itnu de radargrundiagen roehren tuOS en himl www gallawa com microtech magnetron himl http paginas terra com br informatica burgoseletronica magnetron htm http www letronet com br psist ppesa ppesdalivcap ppesqfm ppesagfmd5 ppesqgtm5d2 him http www tpoub com neeis book1 1 45i him amp prev search SFq SDmagn http www ufrgs br Alimen
89. isso cargas el tricas em movimento est o rodeadas por um campo Do a e um campo a magn tico magn tico el trico magn tico el trico b el trico magn tico el trico el trico magn tico c el trico magn tico gravitacional el trico magn tico d el trico el trico gravitacional gravitacional magn tico e magn tico el trico gravitacional el trico gravitacional 78 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 20 Colocar uma cartolina sobre um m e espalhar limalha de ferro sobre esta cartolina uma boa maneira de visualizar a configura o do s campo s do m a gravitacional b el trico c magn tico d magn tico e el trico e gravitacional el trico e magn tico 21 Qual alternativa apresenta tr s materiais de f cil magnetiza o ou seja materiais que possibilitam a fabrica o de um m a b c d e Ferro n quel e cobalto Ferro cobre e zinco Ferro n quel e cobre A o ouro e prata Desconhe o o assunto 22 Mec nicos gostam de usar chaves de fenda com a ponta magnetizada Na sua opini o como ele deve proceder para magnetiz la a o oO oO op Atritar a chave com um pano Aquecer a chave na chama do fogo Bater com um martelo sobre a chave Aproximar a chave de um m
90. itas pessoas pensam que o forno de microondas produz um cozimento uniforme As microondas penetram no alimento at uma determinada profundidade dependendo da densidade deste Em alimentos menos densos como um p o as microondas penetram de 5 a 7 cm enquanto que em alimentos mais densos como a carne elas penetram entre 2 a 3 cm medida que as microondas penetram no alimento sua energia absorvida por resson ncia e sua pot ncia diminui pois a energia da onda absorvida e transformada em energia t rmica Assim alimentos mais grossos ser o cozidos por microondas apenas at a profundidade em que elas conseguem penetrar ou seja as primeiras camadas externas As camadas internas ser o cozidas por condu o do calor da mesma forma que em um fog o convencional Tamb m importante destacar que a frequ ncia de radia o emitida pelo magnetron n o igual frequ ncia natural de oscila o das mol culas da gua a cares ou gorduras Isso faria com que a energia das microondas fosse totalmente absorvida nas primeiras camadas do alimento e levaria a situa es em que em pouco tempo o alimento estaria totalmente cozido nas camadas externas enquanto que as camadas internas permaneceriam cruas Se a frequ ncia fosse muito baixa a penetra o seria maior por m a energia seria muito fracamente absorvida e n o seria capaz de promover o aquecimento Portanto frequ ncias elevadas penetram menos e como consequ ncia n o aq
91. lizados na fabrica o de fitas cassete e disco r gido para computador atrav s de um experimento simples que pode ser realizado em qualquer sala de aula Para montar o equipamento precisamos providenciar um m permanente 70 cm de fio de a o preso e esticado sobre um suporte de madeira que pode ser a caixa de resson ncia utilizada em experimentos de ondulat ria ou um viol o com cordas de a o uma b ssola pequena e dois pinc is at micos vermelho e azul Observa o a caixa de resson ncia pode ser substitu da por um viol o com duas cordas de a o uma de nylon uma de pl stico uma de cobre alum nio e outros materiais existentes no mercado Antes de realizar o experimento fa a a montagem esquematizada na figura 3 2 Parafusos de S afina o Cordas de a o Figura 3 2 Corda de a o presa e esticada b ssola e um m material necess rio para realizar experimento de simula o da grava o magn tica Para magnetizar o fio de a o basta aproximar dele um m com seus p los devidamente identificados Para obter o fio magnetizado como uma sequ ncia de m s afaste o do segmento que j foi magnetizado e aproxime o novamente num segmento seguinte Repita o procedimento at que todo o fio esteja magnetizado Assim o fio se comporta como uma s rie de m s enfileirados Para facilitar a identifica o dos p los magn ticos no fio pinte com pincel at mico vermelho os segmentos em contato
92. m movimento harm nico simples com pequena amplitude podemos verificar que para certas frequ ncias aparecem configura es de ondas estacion rias Fundamental ou primeiro harm nico N b n 2 Segundo harm nico c BE Terceiro harm nico Ouarto harm nico Figura 1 21 Ondas estacion rias numa corda com as duas extremidades fixas Vemos quatro modos de vibra o de uma mesma corda ou quatro harm nicos As regi es que apresentam vibra o V s o os ventres e as regi es sem vibra o N s o os nodos MAI 2006 p 176 21 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Uma onda estacion ria se caracteriza pelo fato de que pontos da corda realizam movimento harm nico simples MHS com diferentes amplitudes O ponto da corda que realiza um movimento harm nico com amplitude m xima chamado ventre e o ponto que n o vibra um n ou nodo Os pontos intermedi rios entre um ventre V e um n N realizam movimento harm nico com a mesma frequ ncia mas com amplitudes menores que o valor m ximo encontrado num ventre Observe que as duas pontas da corda est o fixas e n o vibram Portanto esses pontos tamb m formam nodos importante lembrar que onda transporta energia mas no caso das ondas estacion rias isso n o ocorre pois os nodos n o vibram ou seja eles n o transportam energia Nesse caso a energia fica confinada nas regi
93. mado pela liga o em paralelo de uma bobina e um capacitor Quando uma bobina percorrida por uma corrente el trica um campo magn tico gerado ao seu redor Esse campo possuir um p lo norte e um p lo sul nas extremidades da bobina exatamente como em um m permanente Se o sentido da corrente que circula pela bobina for invertido o sentido do campo magn tico tamb m inverter e no caso da fonte de alimenta o da bobina ser desligada o campo magn tico diminuir gerando uma tens o na bobina a qual durante um certo intervalo de tempo manter a corrente fluindo no mesmo sentido na tentativa de impedir a diminui o do campo preservando a energia armazenada no circuito Esta habilidade das bobinas de armazenar energia chamada de indut ncia No caso de um capacitor que constitu do por duas placas met licas separadas por ar papel leo mica ou outro tipo de isolante ocorre o armazenamento de energia el trica Quando ligadas a uma fonte de alimenta o uma das duas placas se carregar negativamente e a outra positivamente como mostra a figura 1 13 Existir corrente no circuito apenas durante a carga e a descarga do capacitor Quando ligamos uma bobina e um capacitor em paralelo e tomando como 16 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 ponto de partida um instante em que o capacitor est totalmente carregado a corrente no cir
94. mento angular L cujo m dulo dado por L Mvr O momento magn tico diretamente proporcional ao momento angular e carga el trica e inversamente proporcional massa da part cula Para determinado momento magn tico podemos associar um vetor que apresenta determinada orienta o espacial e pode assumir valores inteiros de a Por exemplo para uma subcamada d 2 M pode ser igual a 2 1 0 1 ou 2 cinco valores que correspondem a cinco orienta es distintas do momento magn tico em rela o dire o de um campo magn tico externo Entretanto nenhuma delas corresponde ao alinhamento paralelo ou anti paralelo em rela o dire o do campo externo Figura 2 11 Uma part cula cl ssica que se move em rbita circular tem um momento angular L cujo m dulo dado por L Mvr Se a carga o momento magn tico associado corrente tem o mesmo sentido de L se for tem sentido contr rio c MOMENTO ANGULAR INTR NSECO SPIN J era sabido na poca que cargas el tricas em movimento num campo magn tico sofrem desvio mas tomos t m carga total nula e n o poderiam sofrer a a o de campos magn ticos Mas em 1921 um experimento realizado pelos f sicos alem es Otto Stern e Walther Gerlach provou que tomos de algumas subst ncias tamb m sofrem desvios quando passam por um campo magn tico O experimento de Stern e Gerlach consiste essencialmente num m cujo campo magn tico n
95. mpare os resultados obtidos de pelo menos duas situa es em que o m foi abandonado de alturas diferentes 2 Quando ampliamos os gr ficos V x t observa se que a varia o da voltagem n o instant nea isto ela cresce ou decresce gradativamente O que significa este comportamento 72 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 Como a intensidade do campo magn tico influencia na voltagem induzida Compare os resultados obtidos entre experimentos quando foram utilizados m s com intensidades de campo diferentes ou seja m s semelhantes por m de tamanhos diferentes 4 Como as caracter sticas como o n mero de voltas e comprimento da bobina influenciam na voltagem induzida Compare os resultados obtidos entre os experimentos que foram realizados com bobinas de tamanhos diferentes 5 Quais s o as grandezas f sicas que influenciam no valor da voltagem induzida Compare os par metros das vari veis com os resultados obtidos nas medidas efetuadas 73 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 74 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 EXERC CIOS DE REVIS O 01 Microondas S o quinze quest es objetivas de escolha simples elaboradas com a finalidade de testar os conhecimentos sobre
96. nd strias de reciclagem pois as microondas s o capazes de derreter materiais polares O radar Radio Detection And Ranging ou detec o e localiza o por r dio foi a primeira aplica o tecnol gica para as microondas O sistema foi desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial com o objetivo de melhorar a navega o a rea e a localiza o de aeronaves inimigas As frequ ncias utilizadas nos radares est o entre 3 GHz e 3 7 GHz estando inseridas numa classe de frequ ncias conhecidas como SHF Super High Frequencies frequ ncias super altas Essa classe de frequ ncias tamb m utilizada na comunica o de sat lites como o Intelsat IV com a Terra em r dio altimetros Elas apresentam menos efeitos de difra o permitindo uma melhor propaga o inclusive em situa es de m visibilidade como na presen a de nuvens nevoeiros ou poeiras Pesquisas realizadas na d cada de 1940 utilizando radia o na faixa das microondas para obter a emiss o estimulada em sistemas qu nticos levaram ao desenvolvimento de MASERs Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation Amplifica o de Microondas por Emiss o Estimulada de Radia o Na medicina ap s verificar que tumores cancer genos aquecem com maior facilidade quando comparados com outros tecidos as microondas foram utilizadas por alguns pesquisadores nas cirurgias de c ncer de mama Al m disso microondas de baixa pot ncia s o utilizadas no tratamen
97. no bot o Wave do menu suspenso abre se a janela de configura o do gerador de udio como mostra a figura 3 16 aveform Generator EI Main Custom Function General setup Pulse Sweep Triangle S awtooth Help Left 4 channel Levels amp full scale E E 10 100 TF 10k E E Wave function i B 4000 H sine H Fulrange l Enable Fhase E Interlock 0 00 Apply Right E channel 10 100 1k 10k A 15 B 15 Wave function Interlock Sine O H Full range Enable l Stay on top 3 16 Janela de configura o do gerador de udio onde escolhemos a frequ ncia a forma de onda o volume e podemos habilitar um ou dois canais entre outras fun es Esta janela permite selecionar a frequ ncia do som a forma de onda habilitar um ou dois canais programar fun es pr estabelecidas o tempo de dura o do som varredura sweep e o formato da onda dente de serra ou triangular Ainda existe um recurso para escolher a fonte de udio externa que pode ser est reo para dois canais microfone volume de linha ou do CD E o volume pode ser regulado no bot o deslizante Volume do microtom HA ESSE EO NE UR E Mizager est reo volume do microfone volume de linha volume do CO Figura 3 17 A figura mostra as op es de entrada de som e o bot o deslizante para calibrar o volume de entrada localizado na extremidade direita do menu suspenso Notas essencial treinar o uso de
98. no removido podemos visualizar os componentes do forno de microondas como o cabo de for a que faz a conex o do aparelho a uma tomada devidamente aterrada de 20 amp res para 127 V e de 15 amp res para 220 V 60 Hz A energia do cabo de for a vai para um circuito elevador de tens o formado pelo transformador um capacitor e um diodo que converte a energia el trica de baixa tens o em alta tens o necess ria para o magnetron Tamb m vemos o magnetron que considerado o cora o do forno ou seja o componente que produz as microondas Fica vis vel a placa de circuitos do painel de controle um ventilador e os cabos que interligam os componentes MAGNETRON Gabade for a Painel de controle Transformador Capacitor Figura 1 3 Foto que mostra os principais componentes do circuito el trico respons vel pela gera o das microondas 10 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 CONEX ES antes de retirar os cabos e fios das conex es que interligam os componentes importante fazer a sua identifica o com caneta marcador permanente ou etiqueta para facilitar a remontagem do forno iu gt Figura 1 4 Recomenda se para leigos identificar as conex es com n meros e posi o dos componentes com letras como mostram as fotos 4 MAGNETRON considerado o cora o do forno de microondas constitu do pelo nodo filame
99. nto c todo e antena MAGNETRON MODELO EXPLODIDO DO MAGNETRON e a dd B A CAVIDAI EDE Qro Conector pn im e calor Id ta maic ite Antena e Li amp Cavidade de Filtro resson ncia Dissipador Conectores de calor Chassi A figura 1 6 mostra a cavidade de resson ncia do magnetron partido ao meio para mostrar a sua geometria interna A cavidade de resson ncia por sua vez o componente mais importante do magnetron sendo constitu do basicamente pelo nodo c todo filamento e a antena Aletas Conectores Antena Antena i E Cavidade de resson ncia Geometria interna da cavidade de resson ncia Figura 1 6 a Cavidade de resson ncia do magnetron b cavidade de resson ncia do magnetron aberta mostrando a sua geometria interna 11 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 5 GUIA DE ONDAS retirando o magnetron aparece o guia de ondas que formado por um tubo met lico e que tem a finalidade de levar as ondas at a c mara ou cavidade de cozimento onde as queremos Em alguns sistemas na extremidade do guia de ondas temos uma ventoinha met lica que serve para aumentar a convex o Figura 1 7 a A foto mostra o guia de ondas do lado externo do forno onde o magnetron emite as microondas b mostra o guia de ondas na parte interna da c mara de cozimento com a
100. ntroduzir em sala de aula equipamentos de uso cotidiano de boa parcela dos estudantes de Ensino M dio como o forno de microondas e o disco r gido de um computador Por outro lado procura se despertar o interesse pela aprendizagem de conceitos f sicos b sicos associados aos princ pios de funcionamento destes equipamentos A F sica um pilar fundamental para a economia e a cultura da civiliza o moderna O desenvolvimento tecnol gico utiliza descobertas cient ficas para gerar novos produtos tecnol gicos que provocam mudan as na cultura nos costumes e no bem estar e pode determinar o dom nio de algumas na es sobre as outras Historicamente o desenvolvimento tecnol gico est vinculado ao dom nio de conhecimentos cient ficos Em uma revis o bibliogr fica constatamos a precariedade de publica es did ticas sobre uso e aplica es dos conhecimentos da F sica nos produtos tecnol gicos que utilizamos no cotidiano Nos livros texto mais utilizados no Ensino M dio as informa es geralmente s o superficiais ou est o ausentes Portanto justifica se a elabora o de materiais de apoio e did ticos que explorem a aplica o da F sica nos produtos da tecnologia presentes nas nossas casas nos locais de trabalho estudo e lazer A experi ncia do trabalho j desenvolvido nas escolas aliada aos conhecimentos adquiridos durante o curso do MPEF possibilitou desenvolver o presente trabalho com a finalidade de oferecer
101. o uniforme A intera o entre o campo magn tico do m e um momento magn tico dos tomos resulta numa deflex o na passagem deles pelo campo pois uma for a magn tica surge dessa intera o que proporcional intensidade do campo e componente do momento magn tico Na sa da do m os tomos s o detectados por contadores como mostra a figura esquem tica 2 12 Nesta contagem verificaram que aproximadamente 50 dos tomos eram defletidos para cima e 50 para baixo independentemente da fonte de tomos utilizada 48 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Contador N Spin up ou 1 2 S Spin down ou 1 2 Contador Figura 2 12 Experimento de Stern Gerlach Em 1925 S Goudsmit e G Uhlenbeck propuseram a partir de observa es experimentais do comportamento de feixes de tomos na presen a de um campo magn tico que existiria um quarto n mero qu ntico um MOMENTO ANGULAR INTR NSECO do el tron que chamaram de SPIN Este experimento mostrou que o quarto n mero qu ntico quantizado sendo que na intera o do spin com o campo magn tico tomos com spin para cima ser o desviados para cima e tomos com spin para baixo ser o desviados para baixo na passagem pelo campo Pauli sugeriu que o spin tivesse dois valores 1 2 e 1 2 ou spin para cima e spin para baixo respectivamente Sugiro que visitem a p
102. obina do motor e os sensores do cabe ote de leitura 6 utilizando limalha de ferro os m s do motor do atuador e um peda o de cartolina descubra a configura o do seu campo magn tico conforme mostra a figura 2 3 Agora utilize uma b ssola para descobrir a polaridade dos im s 36 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 a Figura 2 3 a Foto que mostra a geometria dos m s do motor do atuador presos num chassi de ferro b Foto mostrando a configura o do campo magn tico destes m s 7 remova o disco retirando os parafusos e as presilhas figura 2 4 a 8 desmonte o motor para observar a sua estrutura f sica Geralmente seu eixo est preso no pr prio chassi do HD e para remov lo necess rio usar um pino de di metro semelhante e um martelo golpeando com cuidado a partir da parte inferior do chassi Veja figura 2 4 b 9 observe o n mero de bobinas do motor 10 utilizando limalha de ferro e um peda o de cartolina identifique a configura o do campo magn tico do m do motor Agora utilize limalha de ferro e uma folha branca Coloque o im do motor debaixo da folha e espalhe a limalha de ferro sobre ela Observe a forma do campo magn tico Veja figura 2 4 d c Figura 2 4 Foto que mostra as diversas fases da desmontagem do motor do disco do HD a Mostra a geometria externa b as bobinas do motor
103. om dimens es f sicas muito reduzidas o que possibilitou a sua utiliza o na fabrica o de cabe as de leitura para discos r gidos Os computadores equipados com discos r gidos com capacidade de armazenamento acima de 20 GB utilizam cabe as de leitura magneto resistivas por m atualmente essa tecnologia est evoluindo para a magnetorresist ncia t nel TMR Veja o esquema da figura 2 7 que representa uma v lvula de spin utilizada em cabe otes de discos r gidos dos computadores Filme erromagn tico Cobalto a b c Figura 2 7 a Esquema que representa uma pastilha de multicamadas que apresenta o efeito da magneto resist ncia gigante quando submetido a campos magn ticos b Cabe ote magneto resitivo na aus ncia de campo magn tico apresenta uma resist ncia alta c Cabe ote magneto resistivo na presen a de campo magn tico apresenta resist ncia baixa Atualmente o sensor magn tico utilizado como cabe ote de leitura nos discos r gidos com capacidade de armazenamento superior a 20 GB O que possibilita aumentar a densidade de grava o e como consequ ncia aumenta a capacidade dos discos 42 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 A tecnologia de grava o perpendicular se tornou poss vel gra as inven o de cabe as magneto resistivas sens veis para campos de menor intensidade Portanto a
104. om chips de sil cio onde el trons passam por barreiras de potencial maiores que suas energias cin ticas Atualmente o Efeito T nel Magn tico tamb m utilizado em cabe otes de disco r gido e mem rias n o vol teis que brevemente ir o substituir as mem rias de semicondutores vol teis Assim mesmo quando o computador for desligado os dados n o ser o mais perdidos 2 5 COLCH O DE AR Observando um disco r gido aberto com os discos parados podemos perceber que as cabe as de leitura est o em contato com o disco com certa press o Quando os discos giram com alta rota o entretanto forma se uma esp cie de colch o de ar que repele a cabe a de leitura fazendo com que ela sobrevoe os discos a alguns nanometros de dist ncia Este comportamento explicado pelo princ pio de Bernoulli o mesmo utilizado nos avi es Enquanto os discos est o parados as cabe as de leitura ficam numa posi o de descanso longe das trilhas de grava o para evitar danos f sicos causados pelo contato quando o disco inicia o movimento Elas saem dessa posi o somente quando os discos j est o girando com a rota o m xima Sempre que o processo de leitura ou grava o n o estiver ocorrendo as cabe as de leitura voltam posi o de descanso mesmo que os discos continuem girando Os picos de tens o ou corte de energia durante o processo de leitura ou grava o s o as causas de defeitos em setores do disco pois nessas situa
105. or exemplo que s o de 100 mW cm As microondas seguem a lei do inverso do quadrado com a dist ncia tal como um campo el trico Isto se duplicarmos a dist ncia fonte geradora a pot ncia das microondas reduzida a um quarto e se triplicarmos a dist ncia a pot ncia reduzida nove vezes Assim podemos dizer que se houver vazamento de microondas do forno e este vazamento a 5 cm do forno apresentar uma intensidade de 5 mW cm a 10 cm o n vel de energia ser de 1 25 mW cm e a 15 cm haver uma pot ncia de 0 56 mW cm O gr fico que representa essa varia o est representado na figura 1 25 O projeto de um forno de microondas feito de forma a garantir que n o haja vazamento principalmente pela porta A porta projetada de maneira que tenha tr s dispositivos de seguran a o selo capacitivo a cavidade de choque e a veda o de absor o que praticamente elimina toda a possibilidade de vazamento Varia o da Pot ncia das Microondas a 2 50 y 125x 4 0 0 0 0 5 10 15 20 25 dist ncia cm Figura 1 25 Gr fico representando a varia o da pot ncia das microondas com a dist ncia O mecanismo de travamento pressiona a porta contra a moldura met lica do forno formando o primeiro dispositivo de seguran a conhecido como selo capacitivo Esse ajuste da porta contra a moldura met lica mediada por um material isolante garante a reflex o da maior parte das ondas de volta para a ca
106. orno de microondas 35 Associe corretamente os termos da coluna direita com as frases da coluna esquerda Garante uma distribui o uniforme das 290 microondas no alimento Conhecido como circuito dobrador de meia 290 onda 82 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Controla a pot ncia de emiss o do magnetron Refletem e direcionam as microondas at o FT interior da c mara de cozimento Capta e irradia a energia das ondas para a c mara de cozimento 299 E Exerc cio de preenchimento de lacunas 36 Se a frequ ncia da fonte excitadora for pr xima ou igual frequ ncia natural do sistema o sistema oscila com uma 2 pois nessas condi es a i 2 absorvida pelo sistema m xima Em sistemas ressonantes a taxa m dia de absor o de energia igual energia m dia fornecida pela fonte excitadora Partes do forno de microondas e aquecimento Palavras cruzadas 37 Complete as palavras cruzadas clique no bot o Verificar para exibir sua pontua o Se tiver d vidas voc pode clicar no bot o Pista para mostrar a pr xima letra correta Clique no n mero na grade e veja a pista para preencher as lacunas Verificar 83 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Horizontal Vertical 1 N o forma palavra 1 Subst ncia presente nos
107. plitude maior que qualquer uma das componentes 31 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 como mostra a figura 1 mas quando as ondas t m fases inversas a crista de uma onda A se sobrep e ao vale da outra A e a onda resultante ter amplitude menor ou nula Nesse caso temos uma interfer ncia destrutiva Onda 2 Onda 1 AA s b c Onda 1 Onda 2 Figura 1 28 Vemos tr s momentos diferentes a b e c de duas ondas em a s o duas ondas uma indo ao encontro da outra b mostra o momento do encontro em que ocorre a INTERFERENCIA CONSTRUTIVA e c mostra um instante ap s a interfer ncia quando as ondas seguem sem nenhuma altera o nas suas caracter sticas A superposi o entre duas ou mais ondas harm nicas com comprimento de onda diferentes gera um pacote de ondas denominado onda composta A voz humana o som de instrumentos musicais as ondas de r dio TV s o exemplos de ondas compostas ou seja formadas pela superposi o de ondas com freq ncias diferentes Uma onda complexa pode ser definida como sendo qualquer onda composta de uma s rie de sen ides simples que podem diferir em amplitude frequ ncia ou fase No exemplo mostrado na figura 18 a onda complexa o resultado da superposi o das componentes senoidais tamb m chamadas componentes de frequ ncia ou simplesmente componentes A frequ ncia mais baixa
108. po magn tico muito intenso Nesse caso a maioria dos dom nios magn ticos de materiais ferromagn ticos orientada numa dire o preferencial Caso estas modifica es internas se tornarem definitivas teremos um m permanente capaz de gerar seu pr prio campo magn tico Isso pode ser conseguido de diversas formas como por exemplo 1 Introduzindo uma barra de material ferromagn tico no interior de uma bobina percorrida por uma corrente el trica muito intensa 2 Esfregar por exemplo a extremidade de uma chave de fenda num dos p los de um m e sempre no mesmo sentido como fazem os mec nicos para que ela seja capaz de segurar pequenos parafusos de ferro 3 Aquecer um material ferromagn tico at ficar incandescente passando do valor de sua Temperatura de Curie e deixar que ele esfrie lentamente na presen a de um campo magn tico Assim os dom nios magn ticos se alinham medida que o material esfria 4 Martelar um material ferromagn tico e coloc lo na presen a de um campo magn tico intenso 32 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 EXPERIMENTOS As atividades experimentais t m como objetivo principal complementar as atividades de desmontagem dos equipamentos discuss o e estudos feitos anteriormente As atividades apresentadas apenas s o sugest es pr elaboradas a fim de facilitar o trabalho inicial pois neste tipo
109. presenta o das sugest es por parte dos grupos ser o realizadas atividades pr ticas que ajudam na compreens o do funcionamento do equipamento em estudo Logo ap s ser feito o estudo mais aprofundado atrav s da leitura de um texto visita a s tios eletr nicos applets existentes na rede mundial de computadores e algumas anima es preparadas especificamente para estas aulas Tamb m ser o realizadas atividades como resolu o de exerc cios e problemas relacionados aos temas que ajudam na explica o do funcionamento do disco r gido 2 1 MANUAL DO DISCO R GIDO Para conhecer a estrutura f sica de um HD e estudar a fun o de cada parte importante desmont lo Recomendamos visitar oficinas de suporte t cnico para computadores onde facilmente se conseguem gratuitamente HDs fora de uso Assim a presente atividade poder ser desenvolvida em qualquer escola pois n o necess rio fazer grandes investimentos Dependendo da marca ou ano de fabrica o a estrutura f sica pode variar muito mas os componentes e os princ pios f sicos aplicados no seu funcionamento s o os mesmos Portanto n o temos grandes problemas em adquirir materiais para desenvolver a atividade Inicialmente devemos identificar a localiza o tipo e bitola de parafuso usado para prender a tampa Normalmente s o parafusos do tipo Philips ou sextavados n meros 6 e 7 e podem estar escondidos por etiquetas 35 TEXTOS DE APOIO AO PRO
110. putador onde as informa es dados e programas s o e podem ser consideradas a armazenados vol teis b processados permanentes O processados tempor rios d e N o sei armazenados permanentes 17 Marque a alternativa em que todos os componentes citados pertencem qualquer Disco R gido de computador atualmente utilizado a Disco dois motores cabe ote controladora atuador b Somente disco cabe ote um motor e uma controladora c Somente um cabe ote um motor e um disco d N o sei 18 Atualmente os materiais utilizados na fabrica o de Discos R gidos normalmente s o constitu dos de a um disco de pl stico coberto com uma fina camada de material magn tico b um disco de liga de alum nio coberto com uma fina camada de material magn tico c um disco de pl stico coberto com uma fina camada de material ptico d um disco de liga de alum nio coberto com uma fina camada de material ptico e N o sei 19 Marque a alternativa que preenche corretamente as lacunas O magnetismo e a eletricidade t m uma rela o muito ntima e s o capazes de gerar for as de campo Isto for as aplicadas a dist ncia sem a necessidade de existir contato entre os corpos Da mesma forma como uma carga el trica est tica rodeada por um campo UM m est rodeado por um campo e qualquer objeto com massa est rodeado por um campo bl da Al m d
111. rada Save Config Open Config Calibration procedure 1 Select desired input source to calibrate 2 Connect calibration signal to input of sound card left 3 Enter calibration signal parameters and unit 4 Click Start measure signal to calibrate Help fe do bei Default Conf medidas que se pretende realizar Veja a figura 3 14 Para configurar o modo captura de dados basta selecionar o bot o Capture Scope Spectrum abre se ent o uma janela com todas as op es de tempo de leitura e outras configura es permitidas conforme mostra a figura 3 15 Settings Filters Floating Windows mode HELP volume do microfoni w Main Spectrum Scope Calibrate Inout Device Filters Colors Font Capture Scope Spectrum Capture Scope Capture scope samples for second s O one input buffer M Capture scope with no threshold i after crossing trigger threshold i Cl only samples gt trigger threshold Capture Spectrum Spectrum average for EDIT window 2 X buffer s Start capture Spectrum Samples before start aquiring scope a 2 Buffer s m5 185 76 Save Config Save s Open Config Default Conf Figura 3 15 Janela de configura o do modo captura de dados para os modos scope e spectrum 58 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Clicando
112. requ ncia do movimento feito pela m o for igual frequ ncia natural de oscila o do p ndulo este oscila com frequ ncia igual a da m o e com amplitude constante LA A frequ ncia natural do p ndulo aquela medida em condi es de aus ncia de for as excitadoras ou amortecedoras Se a frequ ncia da fonte excitadora for pr xima ou igual frequ ncia natural do sistema o sistema oscila com uma amplitude muito grande Esse o fen meno da resson ncia pois nessas condi es a energia absorvida pelo sistema m xima Em sistemas ressonantes a taxa m dia de absor o de energia igual energia m dia fornecida pela fonte excitadora Existem muitos exemplos de resson ncia na vida cotidiana Por exemplo uma crian a brincando num balan o logo aprende a se impulsionar com a frequ ncia natural do sistema uma m quina de centrifugar apresenta vibra es indesej veis quando gira com determinada frequ ncia em um nibus as janelas com folgas vibram muito quando o motor funciona com certas frequ ncias pessoas caminhando em compasso com a frequ ncia natural sobre uma l p q Figura 1 30 Quando a m o faz um movimento de vai pinguela ponte de cabo de a o aumentam e vem sobre o p ndulo injeta energia no sistema e gera um Movimento Harm nico Simples for ado Se perigosamente a sua amplitude de os empurr es ocorrem no tempo certo no mesmo oscila o MAI 2006 p 175 sentido do
113. retamente pelas microondas porque esses materiais n o absorvem a energia das microondas por m os metais t m a 24 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 capacidade de refleti las enquanto materiais como vidro porcelanas e pap is s o transparentes para essa banda de frequ ncias Portanto os vasilhames que ser o utilizados e o prato girat rio devem ser fabricados com materiais transparentes para as microondas permitindo que elas cheguem at os alimentos que desejamos cozer ou aquecer As paredes da cavidade de cozimento s o feitas de metal pois assim as microondas sofrem m ltiplas reflex es at que sejam absorvidas pelos alimentos Mas devemos lembrar que as microondas s o formadas por uma combina o de campos el trico e magn tico que se propagam pelo espa o carregando energia Um metal exposto a estas ondas poder apresentar correntes el tricas que acompanham as varia es do campo el trico Isso n o causar problemas enquanto o objeto puder suportar a passagem dessas correntes sem causar superaquecimento e enquanto as cargas n o escaparem para o ar causando fa scas Por isso as paredes da cavidade devem ser pintadas com tinta esmalte de maneira que nenhuma parte fique descoberta evitando a forma o de fa scas el tricas Tamb m n o aconselh vel introduzir objetos met licos pontiagudos como garfos ou cobrir os alimentos com papel
114. ria o da voltagem aplicada ao magnetron feita atrav s de um sistema de capacitores ligados em paralelo ao circuito de alta tens o que podem ser colocados antes ou depois do transformador O segundo sistema consiste na interrup o das emiss es ligando e desligando o magnetron intermitentemente em ciclos espec ficos e de acordo com uma pot ncia m dia que se deseja atingir Esse m todo o mais utilizado e necessita de um circuito de controle que ofere a mais op es de pot ncia A pot ncia m dia desejada obtida mediante interrup es de energia fornecida ao magnetron atrav s de um dispositivo de chaveamento que pode ser um rel ou um TRIAC O tempo em que o magnetron permanece ligado e desligado determina a pot ncia m dia e na maioria dos fornos de microondas esse ciclo tem uma dura o de 22 s A tabela da figura 1 26 mostra a pot ncia m dia do forno em fun o do tempo que permanece ligado e desligado INDICA O Y POTENCIA TOTAL TEMPO s Ligado Desligado 100 7 T T ba an o ca IE SHEIE Aguce f6 La ERR o 1 Figura 1 27 A tabela mostra os ciclos de 22 segundo normalmente utilizados pela maioria dos fornos de microondas as respectivas pot ncias e o tempo que fica ligado e desligado nesse ciclo 1 2 13 Que aparelhos utilizam as microondas no seu funcionamento E na medicina O forno de microondas com algumas altera es principalmente na pot ncia e na frequ ncia ut
115. rocedimento com a segunda corda tracionando a corda at obter uma frequ ncia igual ou pr xima da primeira corda Agora coloque a tira de papel sobre uma das cordas e fa a a outra vibrar e observe o que acontece TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Mude o valor da freq ncia da primeira corda afine a segunda pelo m todo acima citado Coloque o papel sobre uma das cordas e fa a a outra vibrar O que acontece Por qu ATIVIDADES EXPLORAT RIAS 1 Por que a tira de papel colocada sobre a segunda corda fica saltitando enquanto a primeira corda vibra Como o nome desse fen meno 2 Qual a rela o entre as frequ ncias de oscila o das cordas que entram em resson ncia reciprocamente 3 Que rela o podemos estabelecer entre os resultados obtidos nestas experi ncias e o aquecimento dos alimentos com o forno de microondas 4 Veja maiores informa es sobre fen menos f sicos que explicam o aquecimento dos alimentos com microondas acessando o menu Artigos e Textos deste site no item 03 Conceitos f sicos que explicam o aquecimento com microondas 70 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 3 6 ATIVIDADE EXPERIMENTAL 5 INDU O ELETROMAGN TICA Atrav s desse experimento que ser realizado com o aux lio do oscilosc pio Visual Analyser
116. s n o necess rio fazer grandes investimentos Dependendo da marca ou ano de fabrica o a estrutura f sica pode variar muito mas os componentes b sicos e os princ pios f sicos aplicados no seu funcionamento s o os mesmos Portanto n o temos grandes problemas em adquirir materiais para desenvolver a atividade Na figura 1 1 apresentado um forno da marca Brastemp que funciona numa frequ ncia de 2450 MHz com uma pot ncia de 1 7 kW e cuja c mara de cozimento possui um volume interno de 27 l Inicialmente devemos identificar a localiza o tipo e bitola dos parafusos que prendem o painel externo e os componentes Normalmente s o parafusos do tipo Phillips das mais diversas bitolas Antes da desmontagem do forno desligue o da tomada para prote o segura contra riscos de choque el trico A remo o do painel externo com o aparelho ligado poder expor as pessoas a riscos de alta voltagem TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Figura 1 1 Forno de microondas BRASTEMP de 1 7 kW de pot ncia para redes el tricas de 220V e corrente 7 A Para desmontar um aparelho de microondas e construir um modelo desmontado siga os seguintes passos 1 Retire os parafusos que prendem o painel externo Retire os parafusos Figura 1 2 Retirar os parafusos que prendem o painel externo com aux lio de uma chave Phillips 2 Com o painel exter
117. siva Fa a a montagem esquematizada na figura 3 1 tendo o cuidado para que os pares de p ndulos tenham exatamente o mesmo comprimento medido do ponto de suspens o at a extremidade inferior da massa suspensa Tamb m poder o ser montados p ndulos com comprimentos diferentes daqueles indicados na figura 50 cm Suporte de ferro 60 cm Figura 3 1 Montagem para realizar experimento da resson ncia com p ndulos Depois de montado veja o que acontece quando um dos p ndulos for colocado em movimento Observe o que acontece com os demais p ndulos Com o sistema em equil brio coloque outro p ndulo a oscilar e observe o comportamento dos demais Com o sistema em equil brio coloque dois p ndulos de comprimentos diferentes a oscilar simultaneamente Observe o que acontece no decorrer do tempo Tamb m sugerimos que se fa am algumas medidas como o per odo e a frequ ncia dos p ndulos e se discuta sobre os resultados obtidos Lembrete Para determinar o per odo de um p ndulo simples basta medir o tempo gasto para efetuar um determinado n mero de oscila es dividir pelo n mero de oscila es 61 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI l BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 tempo frequ ncia pode ser calculada dividindo se o n mero de oscila es pelo n oscila es Te n oscila es ou determinar o inverso do per odo tempo
118. to de artrite e reumatismo importante por m ressaltar que tais aplica es ainda est o no campo da experimenta o pois ainda n o existe uma defini o clara e segura da utiliza o desse tipo de radia o nos tratamentos de sa de Outra aplica o tecnol gica importante das microondas na telefonia celular que opera na faixa de 800 MHz a 1 GHz estando inseridas numa classe de frequ ncias conhecidas como UHF Ultra High Frequencies frequ ncias ultra altas Essa classe de frequ ncia tamb m incorpora canais utilizados nas opera es espaciais sat lites meteorol gicos radioamadorismo televis o em UHF e radares de aeroportos 1 3 CONCEITOS F SICOS QUE EXPLICAM O AQUECIMENTO POR MICROONDAS 1 3 1 INTERFER NCIA Dois objetos materiais macrosc picos n o podem ocupar o mesmo espa o ao mesmo tempo mas duas ondas podem ocupar o mesmo espa o ao mesmo tempo Suponha por exemplo que duas pessoas estejam segurando uma corda cada uma em uma extremidade e que cada uma produza um pulso na sua extremidade Essas ondas se propagam uma ao encontro da outra e no instante do encontro ocorre o fen meno da interfer ncia A figura 1 28 mostra esta situa o em tr s instantes diferentes A interfer ncia um fen meno resultante da superposi o de duas ou mais ondas de 7 mesmo comprimento de onda A interfer ncia construtiva quando as amplitudes das ondas individuais se somam e a onda resultante tem am
119. tron D Circuito de alta tens o E Nenhuma das anteriores 11 Recipientes que podem ser utilizados para aquecer alimentos num forno de microondas A de pl stico vidro e cer mica B de cer mica pl stico e alum nio C de alum nio cobre e ferro D Nenhuma das anteriores 12 O forno de microondas aquece os alimentos A uniformemente B de dentro para fora C de fora para dentro D Nenhuma das anteriores 13 As microondas s o A ondas mec nicas B ondas eletromagn ticas 14 Marque a alternativa que completa corretamente as lacunas Quando a cavidade do magnetron conduz a parede da cavidade comporta se como uma e a abertura da cavidade como um Criando assim um circuito ressonante A corrente bobina capacitor B ondas capacitor bobina C N o sei D ondas bobina capacitor E energia bobina capacitor 15 Quais subst ncias s o aquecidas por microondas A gua gordura e a cares B somente gua e metais C somente gua D somente gua e gorduras T7 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 As atividades que seguem tem como objetivo oferecer uma op o para auto avalia o dos conceitos e leis f sicas que explicam o funcionamento de um disco r gido de computador Marque a alternativa correta 16 Marque a alternativa que preenche corretamente as lacunas O Disco R gido a pe a do com
120. tus pao fabricacao fab assamento maillard him http hyperphysics phy astr gsu edu hbase waves magnetron him l http myspace eng br tec for mici aspftcomp princ www itnu de radargrundlagen roehren tuOS en himl www gallawa com microtech magnetron himl http paginas terra com br informatica burgoseletronica magnetron htm http www letronet com br psist ppesa ppesdalivcap ppesqfm ppesagfmd5 ppesqgtm5d2 him http www tpoub com neeis book1 1 45i him amp prev search SFq SDmagn 86 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 n 10 n 11 n 12 n 13 n 14 n 15 v 16 n 1 v 16 n 2 v 16 n 3 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA Um Programa de Atividades sobreT picos de F sica para a 8 S rie do 1 Grau Axt R Steffani M H e Guimar es V H 1990 Radioatividade Br ckmann M E e Fries S G 1991 Mapas Conceituais no Ensino de F sica Moreira M A 1992 Um Laborat rio de F sica para Ensino M dio Axt R e Br ckmann M E 1993 F sica para Secundaristas Fen menos Mec nicos e T rmicos Axt R e Alves V M 1994 F sica para Secundaristas Eletromagnetismo e ptica Axt R e Alves V M 1995 Diagramas V no Ensino de F sica Moreira M A 1996 Supercondutividade Uma proposta de inser o no Ensino M dio Ostermann F Ferreira L M e Cavalcanti C H 1997 Energi
121. uecem os alimentos internamente por outro lado frequ ncias mais baixas penetrariam mais mas n o aqueceriam o suficiente para cozer os alimentos Por isso escolheu se um meio termo ou seja uma frequ ncia de 2 45 GHz 1 2 12 Controle de pot ncia Quanto maior for a pot ncia do forno de microondas mais r pido ser o cozimento dos alimentos Os primeiros fornos eram projetados para trabalhar com uma nica pot ncia de sa da que normalmente ficava entre 600 a 700 Watts Para alguns alimentos esta pot ncia era muito elevada deixando os duros ou com aspectos irregulares Por exemplo a carne e omeletes ficavam duros e os bolos coziam t o r pido que a superf cie ficava irregular A densidade e as estruturas moleculares dos alimentos s o caracter sticas importantes que devem ser consideradas na escolha do ciclo de funcionamento e da pot ncia de um forno de microondas Por causa desses problemas foram desenvolvidos sistemas de controle de pot ncia de sa da A pot ncia pode ser variada de duas maneiras 1 variando o potencial de alta voltagem aplicada ao magnetron 2 atrav s do uso de um interruptor intermitente de oscila es do magnetron 29 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 O primeiro sistema consiste na sele o entre pot ncia alta e baixa mudando a voltagem aplicada no magnetron para variar a pot ncia emitida A va
122. um m nimo de resist ncia no sensor Quando o bit gravado no disco est antiparalelo a soma dos campos tende a um m nimo e a resist ncia do sensor aumenta De acordo com a lei de Ohm sabemos que a fun o de uma resist ncia limitar a corrente num circuito el trico Isto se a resist ncia pequena a corrente el trica grande e se a resist ncia grande a corrente pequena ou quase nula para uma tens o constante A passagem de uma corrente el trica pelo sensor por outro lado corresponde a uma tens o proporcional resist ncia Como a resist ncia varia com o campo magn tico resultante a tens o induzida tamb m ser influenciada pelo campo magn tico Assim podemos entender que durante o processo de leitura existem momentos em que o sensor permite a passagem de corrente e momentos nos quais o sensor n o permite a passagem de corrente que correspondem respectivamente aos c digos bin rios 1 e 0 Dessa maneira poss vel efetuar a leitura no disco utilizando o efeito da magneto resist ncia gigante Ap s o advento da GMR abrevia o em ingl s de magneto resist ncia gigante foi resgatado o Efeito T nel Magn tico e hoje est sendo usado em cabe otes de leitura e mem rias n o vol teis 43 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Mas o que o Efeito T nel Este um evento qu ntico e que diz que uma part cula
123. utador a realiza o de experimentos voltados investiga o de conceitos f sicos fundamentais e a realiza o de experimentos utilizando o computador como instrumento de medida As atividades devem ser realizadas em grupo conduzidas pelo coordenador dos trabalhos Atrav s da realiza o destas oficinas pretende se que os professores participantes multipliquem todo ou parte do material desenvolvido em suas salas de aula atingindo um n mero relativamente grande de estudantes do Ensino M dio Como produto final do projeto foi elaborado material de apoio a professores na forma impressa acompanhado por um CD al m de textos testes e anima es dispon veis na p gina www if ufrgs br ivomai No cap tulo 1 apresentado um texto que descreve o funcionamento do forno de microondas no cap tulo 2 o texto que explica o funcionamento do disco r gido no cap tulo 3 s o apresentadas orienta es para a realiza o de cinco atividades experimentais e no cap tulo 4 apresenta uma lista de exerc cios de revis o Nos ap ndices est o os testes e textos produzidos bem como a descri o dos experimentos realizados as atividades desenvolvidas em hot potatoes e as simula es O CD encontra se no ap ndice TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 1 COMO FUNCIONA O FORNO DE MICROONDAS O que s o microondas Como cozer ou aquecer alimentos
124. v s de um esquema e uma foto de uma das cavidades do magnetron funcionando como um circuito ressonante LC indutor capacitor em paralelo i Manual Princ pios de Microondas Brastemp IS TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 Na realidade n o apenas um el tron emitido que se move na cavidade do magnetron mas um aglomerado deles que se movem juntos ejetados a partir do c todo devido diferen a de potencial existente movendo se na forma de roda raiada e influenciados pelo campo magn tico dos m s permanentes Essa aglomera o de el trons de alta energia gira no espa o da cavidade localizado entre o c todo e o nodo e eventualmente alcan am o nodo Enquanto os el trons giram na cavidade e passam pr ximos das aletas eles v o alternando as cargas el tricas positivas e negativas conforme mostra a figura 1 17 Essa oscila o produzida pela altern ncia entre cargas positivas e negativas nas aletas funciona como circuito ressonante que repetido 2 450 000 vezes por segundo e gera microondas de alta frequ ncia 2 45 GHz A antena capta e irradia a energia dessas ondas para a c mara de cozimento do forno atrav s do guia de ondas que nada mais do que um tubo de metal retangular ou cil ndrico Figura 1 17 Nuvem de el trons raiada sendo emitida pelo catodo do magnetron 1 2 4 Como as ondas s o irradiadas at o interior da c m
125. vidade de cozimento evitando vazamento e forma o de fa scas el tricas A 21 TEXTOS DE APOIO AO PROFESSOR DE F SICA IF UFRGS MAI I BALZARETTI N M amp SCHMIDT J E v 18 n 6 2007 janela da porta fabricada em tr s camadas uma de vidro temperado ou pl stico externo uma grade met lica intermedi ria e um filme pl stico transl cido interno O vidro tem a fun o de permitir a passagem da luz e a camada de filme pl stico interno al m de permitir a passagem da luz protege a grade met lica contra o ac mulo de sujeiras e contra a corros o A grade met lica projetada de maneira que as perfura es tenham um di metro muito maior que o comprimento de onda da luz de forma a permitir a visibilidade por m com di metro muito menor que o comprimento de onda das microondas bloqueando e refletindo as de volta para o interior da cavidade de cozimento Caso houver a passagem de ondas pelo selo capacitivo existe outro dispositivo que bloqueia a sua passagem denominada cavidade de choque As dimens es da cavidade de choque correspondem a 1 4 de comprimento de onda A onda que vaza pelo selo capacitivo incide no fundo da cavidade de choque refletida retornando at o ponto de vazamento com uma defasagem que resulta no cancelamento Assim eliminada qualquer possibilidade da onda escapar para fora do forno Por ltimo temos a veda o de absor o fabricada em ferrite emborrachada que tem a capaci

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