A Luz Acompanhando a Trajetória da Água

[pic 1]

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO PARÁ – UEPA

CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E TECNOLOGIA – CCNT

LAÍS MARINA QUEIROZ CARDOSO

LUIZ FERNANDO DE MORAIS FERREIRA

Física II:

 Experimento

BELÉM-PA

2015

LAÍS MARINA QUEIROZ CARDOSO

LUIZ FERNANDO DE MORAIS FERREIRA

Física II:

 Experimento

Trabalho apresentado como requisito parcial para obtenção de nota na disciplina de Física II, no Curso de Engenharia Ambiental, da Universidade do Estado do Pará.

Prof. Penn Rodrigues

Dezembro/2015

Belém-PA

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO...............................................................................................................1

2 PRINCÍPIO DA FIBRA ÓPTICA..................................................................................2

3 EXPERIMENTO DA LUZ ACOMPANHANDO A TRAJETÓRIA DA ÁGUA........4

3.1 Procedimentos...............................................................................................................4

3.2 Explicação teórica..........................................................................................................4

4 EXPERIMENTO DA VELA QUE FAZ A ÁGUA SUBIR.......................................6

4.1 Procedimentos...................................................................................................6

4.2 Explicação teórica..............................................................................................6

5 CONCLUSÃO.......................................................................................................8

REFERÊNCIAS.......................................................................................................9

 

1 INTRODUÇÃO

O presente trabalho apresentará dois assuntos e algumas aplicações voltadas a física. O primeiro abordará  uma breve  análise sobre fibra óptica, mais precisamente sua aplicação física  por meio de um experimento da luz acompanhando a trajetória da água; o segundo, a influência da diferença de pressão aplicada ao experimento da vela que faz a água subir.

São objetivos deste trabalho mostrar que a luz não realiza necessariamente uma curva, e sim que acompanha a trajetória de curvatura da água, ocorrendo assim a refração total da luz incidida sobre o meio. E demonstrar um fenômeno relacionado à diferença de pressão.

A metodologia utilizada foi a pesquisa bibliográfica, enriquecida em conhecimentos a cerca das principais informações diretamente envolvida com a física aplicada ao cotidiano.

2 PRINCÍPIO DA FIBRA ÓPTICA

Utilizado como transmissor de dados a altas velocidades, a fibra óptica ganhou seu devido espaço em diversos ramos da indústria, principalmente no de sistemas de comunicação em meados dos anos 70, após diversos aprimoramentos da tecnologia utilizada na época, que inicialmente sofria pela perda de luz durante as transmissões e alto calor produzido pelos lasers. Constituído por um filamento flexível e transparente, um pouco mais grosso que um fio de cabelo, a fibra óptica utiliza o vidro, plástico extrudido, ou qualquer outro isolante elétrico como seus principais materiais, já que os mesmos são muito eficientes como condutor de elevado rendimento de luz, imagens ou impulsos codificado.

A fibra óptica consiste em dois cilindros, o primeiro geralmente feito de vidro puro e transparente (este material possui um alto índice de refração), está localizado no interior do segundo cilindro, ou seja, podemos chamá-lo de núcleo central. Já o segundo cilindro, entretanto é feito de um material com o menor índice de refração possível, para que possa ocorrer a reflexão total e vir a evitar um dos principais problemas apresentados pelo uso da fibra óptica há décadas atrás, a perda de luz. Existe ainda uma camada de plástico envolvendo este último cilindro, útil na proteção contra danos mecânicos.

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Figura 1: representação ilustrativa da fibra óptica

A diferença do uso da fibra óptica em relação a outros cabos transmissores de dados, é que na primeira não há o transporte de energia elétrica, e sim luz. O seu funcionamento independe do material utilizado ou da aplicação, uma vez que a transmissão da luz pela fibra segue um princípio singular: primeiramente é lançado um feixe de luz no interior da fibra, mais precisamente em uma das extremidades, em consequência dos princípios ópticos apresentados pelo meio, tal feixe percorre o sentido da fibra através de reflexões sucessivas. Vejamos, a presença do núcleo com alto índice de refração e o revestimento, com baixo índice de refração, aliados com o ângulo de incidência da luz, tornam o meio favorável para a ocorrência da reflexão total. Dessa forma, o feixe de luz é mantido no núcleo através de reflexão interna total, fazendo a fibra desempenhar um papel de guia de ondas, transmitindo luz entre as extremidades.

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Figura 2: A reflexão interna total da fibra óptica segue o mesmo princípio da água com o ar.

O fenômeno da reflexão total apresentado na figura 2 pode ser notado durante um banho de piscina. Suponha que durante um mergulho, você carregue consigo uma lanterna acesa, e ao apontá-la para a superfície com uma determinada angulação, percebe-se que a trajetória da luz dentro da água, não é a mesma quando em contato com a superfície, no caso o ar. Contudo, existe um ângulo limite para que essa refração aconteça, caso este limite seja ultrapassado a luz da lanterna sofre reflexão total e volta a refletir para dentro da piscina como podemos perceber na figura 2.

 

3 EXPERIMENTO DA LUZ ACOMPANHANDO A TRAJETÓRIA DA ÁGUA

No experimento a seguir, ensinaremos a como fazer um feixe de luz acompanhar a trajetória de um curso d´água, tendo como principal objetivo esclarecer o porquê de tal acontecimento, relacionando-o com o princípio da fibra óptica abordado anteriormente.

Materiais utilizados:

• Garrafa pet
• Laser
• Canudinho
• Cola

3.1 Procedimentos

O primeiro passo é fazer um furo na parte de baixo da garrafa pet com o mesmo diâmetro do canudinho, em seguida posicione o canudinho no furo e cole-o com cola quente, fique atento para não deixa a ponta do canudo entrar na garrafa e certifique-se de que o canudinho está bem fixo. Feita a parte mais difícil do experimento, encha a garrafa com água o suficiente para fazê-la fluir pelo canudinho formando uma curva. Para finalizar o experimento, posicione o  laser na mesma altura do fluxo de água e apague as luzes para uma melhor visualização do resultado.