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Aula de ondulatória da física radiológica

1. ONDULATÓRIA O estudo das ondas! 1

2. O que são ondas? Ondas são perturbações que se deslocam no espaço transportando, energia de um ponto a outro, sem transporte de matéria. Existem ondas de natureza mecânica , eletromagnética. Quanto à sua propagação, podemos classificar três tipos de ondas: ondas unidimensionais , bidimensionais . Quanto à direção de perturbação, são dividas em ondas transversais e longitudinais. E tem suas propriedades, como o comprimento de onda amplitude, frequência e etc. 2

3. Partes das ondas Todas as ondas apresentam as mesmas propriedades: frequência, comprimento de onda , amplitude , velocidade e período. Pra isso precisamos aprender partes das ondas pra compreender as propriedades. Repouso: também conhecido como ponto de equilíbrio (e início da onda), representa a corda/mola ou a água parada antes da perturbação. Crista: o ponto mais alto de uma onda (medindo a partir do repouso). Vale: o ponto mais baixo de uma onda (medindo a partir do repouso ). Nó: são posições do meio que permanecem em repouso durante a propagação da onda.  (ver imagem a seguir em amarelo). 3

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5. Propriedades das ondas Comprimento da Onda : Equivale ao espaço que as ondas percorrem até que realizem uma oscilação completa. O comprimento de onda também é definido como a distância entre dois vales consecutivos, duas cristas consecutivas ou três nós consecutivos. é representado pelo símbolo  (Lambda). No Sistema Internacional de Unidades (SI), o comprimento de ondas é uma grandeza definida em metros (m ). Frequência: A frequência da onda é dada pelo número de oscilações que ela realiza a cada segundo. No Sistema Internacional, essa grandeza é medida em s-1 (inverso de segundo), que é equivalente a Hertz (Hz). Por exemplo: uma onda de 20 Hz realiza vinte oscilações completas a cada segundo. Amplitude : A amplitude da onda está relacionada à sua intensidade . A amplitude é medida como a distância da posição de equilíbrio (repouso) até a altura de uma crista ou de um vale. 5

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7. Propriedades das ondas Período: O período de uma onda é o intervalo de tempo que ela leva para realizar uma oscilação completa. No SI, essa grandeza é medida em segundos (s). Além disso, as propriedades período e frequência podem ser relacionadas pela seguinte expressão : T = período (s ) f = frequência (Hz ou s-1) Velocidade : A velocidade da onda depende do meio em que ela se propaga. No Sistema Internacional de Unidades, ela é medida em metros por segundo (m/s). Além disso, essa grandeza guarda uma relação matemática com as grandezas frequência (ou período) e comprimento de onda : f v = velocidade de propagação da onda (m/s ), λ = comprimento de onda (m ) e f = frequência (Hz ou s-1)   7

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9. Propagação e perturbação das ondas Ondas unidimensionais: são perturbações que se propagam apenas em uma direção do espaço. Exemplo: ondas formadas em uma mola pressionada para frente ou para trás . 9

10. Propagação e perturbação das ondas Ondas bidimensionais: ondas que se propagam nas superfícies, portanto, deslocam-se em duas direções do espaço simultaneamente. Exemplo: uma onda que se forma na superfície do lago em decorrência da perturbação gerada por uma pedra que cai sobre ela.

11. Propagação e perturbação das ondas Ondas longitudinais: ondas que se propagam na mesma direção que a perturbação que as gerou. Exemplo: o som é uma onda longitudinal gerada pela compressão e rarefação das moléculas de um meio como ar, regiões onde a densidade do ar fica maior e menor, respectivamente. Observe a figura abaixo : 11

12. Propagação e perturbação das ondas Ondas transversais: ondas que se propagam em direções perpendiculares à direção da perturbação que as gerou. Exemplo: uma onda que é produzida em uma corda sendo balançada ou ainda a luz sendo produzida pela oscilação dos campos elétrico e magnético. Observe a figura:

13. Natureza das ondas Ondas mecânicas: Essas ondas não se propagam no vácuo, tratam-se de perturbações que só podem propagar-se em algum meio preenchido por matéria, como água, ar, metais e etc. Exemplos: sons e terremotos. 13

14. Natureza das ondas Ondas eletromagnéticas: são ondas que não necessitam de um meio para se propagar. São formadas pela oscilação de campos elétricos e magnéticos. Exemplo: luz, infravermelho, raios X , raios gama e ultravioleta.

15. O que são ondas eletromagnéticas (radiações)? Ondas eletromagnéticas são ondas que se formam a partir da combinação (variação) dos campos magnético e elétrico que se propagam no espaço transportando energia. O conceito de onda eletromagnética foi postulado pelo famoso físico escocês James C. Maxwell. Características das ondas eletromagnéticas: Não precisam de material para se propagar, e quando se propagam em meio material elas são absorvidas, espalhadas, refletidas ou difundidas . Não sofrem desvio quando presentes a campos elétricos e campos magnéticos No vácuo (ausência de matéria) se movem na velocidade da luz (300.000 km/s). Se propagam em linha reta. Exemplos: TV, rádio, micro-ondas, luz, raios-x e raios gama. O poder de penetração varia conforme sua energia e seu comprimento de onda, que são inversamente proporcionais. 15

16. Espectro eletromagnético O espectro eletromagnético é o intervalo completo de todas as possíveis frequências da radiação eletromagnética. O espectro eletromagnético se estende desde as ondas de baixa frequência (ondas de rádio), até as de maior frequência (radiação gama). 16

17. Ionizantes e não ionizantes Radiação ionizante é aquela que tem energia suficiente para remover elétrons de um átomo tornando-o um íon, por isso o nome ionizante. Comprimento de onda (Pequeno) Frequência (Alta) Radiação Não Ionizante é aquela que NÃO tem energia suficiente para remover elétrons de um átomo tornando-o um íon. Comprimento de onda (Grande) Frequência(Baixa) 17

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19. Referências: Essa aula toda foi montada com base no vídeo do YOUTUBE: Canal: Um Sábado Qualquer. Série de vídeos: Quer que eu desenhe? Tema : Explicando o átomo . Autor do vídeo: Carlos Ruas autora do texto: Julie Frota . Link: http:// youtu.be/lChqUopLzqU Souza, G. (03 de agosto de 2018). Evolução dos modelos atômicos. Evolução dos modelos atômicos. Fonte: https://www.deviante.com.br/noticias/evolucao-dos-modelos-atomicos/ HELERBROCK, Rafael. "O que é onda?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-onda.htm. Acesso em 08 de outubro de 2019. SUGAWARA , Alexandra Massao ; NOBREGA, Almir Inacio ; SANTOS, Ben Hesed et.al.. Tecnologia Radiológica e Diagnóstico por Imagem. 2.ed.. São Caetano do Sul: Difusão Editora, 2007. v.2. Capitulo 1 e 2. 19