Telefone

Transmissão de som pelo ar

Quando damos um grito, batemos palmas ou fazemos qualquer outro som, produzimos vibrações que se propagam pelo ar para todos os lados, assim como as ondas que se formam ao jogarmos uma pedra na água.

A pedra faz com que a água se movimente, provocando uma perturbação nas regiões próximas que transmitem essa movimentação, de maneira mais suave, para as regiões seguintes e assim sucessivamente.

No caso das ondas sonoras que se propagam pelo ar, acontece um fenômeno bem parecido, só que invisível. Portanto, quando um objeto vibra, faz com que as camadas de ar ao seu redor se movimentem, agitando as camadas vizinhas e assim por diante.

As ondas sonoras, além de invisíveis são também muito rápidas, porém não instantâneas. O som demora um tempo para ir de um lugar a outro. Já notou que quando vemos um raio, leva algum tempo para escutarmos o som do trovão? Isso acontece porque o som leva alguns segundos para percorrer a distância entre o lugar em que o raio ocorreu até o lugar onde estamos.

O som perde força, pois, como se propaga em todas as direções, perde intensidade. No entanto, existe um modo de evitar isso: fazendo com que caminhe dentro de um tubo. Esse tubo pode ser de plástico, borracha ou metal, com alguns centímetros de diâmetro.

Ao falarmos em uma das extremidades de um tubo produziremos ondas sonoras que passarão por ele sem se espalhar, mantendo, praticamente, a mesma intensidade e fazendo com que a pessoa na outra ponta do tubo, a uma distância de 100 metros, por exemplo, ouça perfeitamente o que se diz sem que seja preciso gritar.

As ondas sonoras se propagam não apenas pelo ar, mas também, em meio a outras substâncias, sendo uma delas, a água. Já tentou falar embaixo d'água? Se tentou, sabe que não é possível, porém, se tocar um sino no fundo de uma piscina, certamente o escutará.

A velocidade do som na água é maior do que no ar - cerca de 1.500 metros por segundo - porém, o fato de não conseguirmos ouvir os sons que vêm de fora da água, estando dentro dela, tem a ver com a barreira constituída pela água para a passagem das ondas sonoras.

Ao contrário do que se imagina, o som passa também pelas substâncias sólidas; já notou a sensação que temos de que o piso vibra quando um caminhão pesado passa próximo à rua da nossa casa? Isso acontece porque as vibrações produzidas por ele, se espalham pelo chão atingindo as áreas mais próximas. O mesmo acontece quando nosso vizinho dá uma grande festa; a música e o burburinho da conversa dos convidados fazem com que as paredes, portas e janelas vibrem, nos fazendo escutar o barulho, mesmo que estejam fechadas.

Existem substâncias que apresentam maior e menor dificuldade à passagem do som. Tecidos grossos, colchões, travesseiros e acolchoados são exemplos de materiais que absorvem as vibrações, ou seja, não permitem que o som continue se propagando. Pelo contrário, materiais como placas metálicas, por exemplo, reproduzem as vibrações provocadas pelo som com maior facilidade.

Assim como no ar, o som que passa por substâncias líquidas e sólidas se espalha para todos os lados perdendo intensidade gradativamente. No entanto, se esse som for canalizado, pode alcançar grandes distâncias sem perder força. Um exemplo disso está na seguinte experiência: ao encostar o ouvido no trilho de uma linha ferroviária, é possível escutar o som de um trem que está a vários quilômetros de distância. Isso é possível porque o trilho metálico impede que o som se disperse, fazendo com que este percorra somente a extensão da ferrovia, para um lado ou para outro.

Quem já não brincou de telefone usando latinhas e barbante? Nessa divertida brincadeira, temos também uma experiência que usa este mesmo princípio.

Tubos de comunicação

Os sons são formados por ondas que, assim como na água, se propagam para todos os lados e, por isso, tornam-se cada vez mais fracos à medida em que se afastam do objeto que o produziu.

No entanto, existe um modo de evitar que o som se espalhe: fazendo-o percorrer um caminho no interior de um tubo.

Ao produzir um ruído em uma das extremidades de um longo tubo - de plástico, borracha ou metal, com alguns centímetros de diâmetro - as ondas sonoras passarão por ele sem se dispersar, mantendo praticamente a mesma intensidade. Se houver uma pessoa na outra ponta do tubo, a uma distância de 100 metros, por exemplo, ela ouvirá perfeitamente o ruído que foi produzido, mesmo que não seja alto.

Esta era a base de um tipo de sistema de transmissão mecânica de voz, já bastante antigo, o tubo acústico, ou de comunicação, popularmente conhecido naquela época como "porta-voz".

Como funciona....

De um lado, o aparelho possuía um cone metálico com as duas extremidades abertas, onde a mais fina ficava conectada a um tubo que podia ser bastante longo. Quando uma pessoa dizia algo no cone, era possível ouvir sua voz perfeitamente na outra ponta do tubo, o que podia ocorrer mesmo a grandes distâncias.

Como funciona um transmissor eletromagnético (como o de Bell)

Para transmitir a voz de uma pessoa por meio da eletricidade, é preciso criar uma corrente elétrica com alto grau de complexidade, que reproduza as propriedades do som de sua voz. Quando uma pessoa fala, ela produz uma onda que vai mudando de intensidade e frequência – uma vibração sonora. Esta vibração é transmitida pelo ar até alcançar um aparelho que reproduz essa vibração para a corrente elétrica.

O primeiro tipo de aparelho transmissor, desenvolvido por Alexander Graham Bell, utilizava a energia das vibrações sonoras que movimentavam uma placa metálica na frente de um eletroimã, criando uma corrente elétrica, seguindo o princípio da indução eletromagnética.

Este é, basicamente, o princípio de funcionamento do transmissor eletromagnético de Bell que, em todas as suas formas, possui um ímã permanente e um solenóide : constituído por um fio metálico enrolado em espiras paralelas, como em uma mola, e muito próximas, induz variações eletromagnéticas em um circuito que recebe correntes elétricas induzidas por uma placa de ferro.

O tamanho e posição desses elementos, a espessura da placa de ferro, o número de espiras do solenóide , a grossura do fio entre outros aspectos do transmissor de Bell, foram ajustados inúmeras vezes, até que se obtivessem os resultados esperados.

Quando uma pessoa fala diante de um transmissor como esse, produz vibrações sonoras que, transmitidas através do ar, atingem a placa metálica que acompanha as variações de freqüência e intensidade - modulação - da voz de quem fala. A corrente elétrica variável produz uma onda eletromagnética que reproduz todas as características da onda sonora original. Assim, essa corrente elétrica pode produzir em um fone de ouvido ou alto-falante vibrações praticamente iguais às da placa de ferro, transmitindo assim sons à distância, por meio da eletricidade.

Este transmissor não precisa de pilhas ou outras fontes de eletricidade para funcionar, porque a própria energia do som, que coloca a placa de ferro em vibração, produz uma corrente elétrica que mesmo sendo muito fraca (incapaz de acender uma lâmpada de lanterna), produz efeitos sonoros que podem ser captados por um receptor sensível como os fones de ouvido.

Aparelho de fax.

O conceito básico

Os aparelhos de fax já estão em cena de uma forma ou de outra há mais de um século: Alexander Bain patenteou o primeiro modelo de fax em 1843. Se observar alguns dos primeiros modelos, você pode ter uma excelente idéia de como eles funcionam hoje.

A maioria dos primeiros modelos empregava um cilindro giratório. Para enviar um fax, você colocava a folha de papel no cilindro com a parte impressa virada para o lado de fora. O resto do aparelho funcionava mais ou menos deste jeito:

• havia um pequeno fotossensor dotado de uma lente e uma luz;
• o fotossensor estava preso a um braço, de frente para a folha de papel;
• à medida que o cilindro girava, o braço movia-se de uma ponta a outra sobre a folha de papel.

Em outras palavras, o aparelho funcionava mais ou menos como um torno mecânico.

O fotossensor era capaz de focalizar e ler uma minúscula área da folha de papel, talvez algo em torno de 0,25 mm². Essa pequena área do papel era preta ou branca. O cilindro girava de modo que o fotossensor podia examinar uma linha da folha de papel e em seguida descer para a próxima linha, realizando essa tarefa em passos ou numa espiral muito longa.

Para transmitir a informação através de uma linha telefônica, os primeiros aparelhos de fax utilizavam uma técnica muito simples: se o ponto do papel que o fotossensor estivesse lendo fosse branco, o aparelho de fax enviava um tipo de tom; se fosse preto, o aparelho enviava outro tipo de tom. Por exemplo, o aparelho podia enviar um tom de 800 Hz para o branco e um tom de 1.300 Hz para o preto.

No lado do receptor havia um mecanismo de cilindro giratório semelhante e algum tipo de caneta para marcar o papel. O aparelho receptor aplicava a caneta ao papel quando ouvia um tom de 1.300 Hertz, e a retirava ao ouvir outro tom de 800 Hertz.

Recebendo um fax:

Os bits do documento lido percorrem a linha telefônica e chegam até o aparelho de fax receptor. Aqui os bits são decodificados,descomprimidos e reorganizados na forma das linhas capturadas no documento original. Existem cinco maneiras comuns de se imprimir o fax, dependendo do tipo de aparelho receptor:

• papel térmico: quando os aparelhos de fax começaram sua invasão em massa aos escritórios na década de 80, a maioria utilizava papel térmico. Esse papel é recoberto de produtos químicos que reagem ao calor, tornando-se pretos. O papel térmico possui diversas vantagens importantes:
  • é muito barato construir uma impressora térmica;
  • as impressoras térmicas não têm partes móveis, exceto o mecanismo de alimentação do papel;
  • não há necessidade de descartáveis como tinta ou fitas de impressão porque o papel já contém a tinta;
  • as impressoras térmicas são quase indestrutíveis;
  A única desvantagem fica por conta do papel que se desbota com o tempo tornando-se totalmente escuro se for deixado dentro de um lugar aquecido.
• filme térmico: o filme térmico usa uma fita da largura de uma página contendo uma tinta que funde-se no papel ao ser aquecida. Esse método é mais complicado mecanicamente em relação ao papel térmico, porém é menos complexo de usar do que a impressão a jato de tinta;
• impressão a jato de tinta: essa técnica no fax utiliza mecanismo idêntico ao encontrado numa impressora a jato de tinta.
• impressão a laser: essa técnica utiliza mecanismo idêntico ao encontrado numa impressora a laser.
• impressora de computador: na prática, o fax é recebido por umfax modem (um modem que reconhece padrões de dados do Grupo 3), armazenando a informação como arquivo gráfico no disco rígido do computador e depois enviado para a impressora de computadores;

Como funciona um aparelho de DVD

Um aparelho de DVD é muito parecido com um aparelho de CD. Ele possui um mecanismo que projeta um raio laser sobre a superfície do disco para ler o padrão de saliências. O aparelho de DVD decodifica o filme MPEG-2, transformando-o em um sinal de vídeo composto padrão. O aparelho também decodifica o fluxo de dados de áudio ("stream") e o envia para um decodificador Dolby , onde ele é amplificado e enviado para os alto-falantes.

O aparelho de DVD tem o trabalho de localizar e ler os dados armazenados como saliências no DVD. Considerando o tamanho extremamente pequeno dessas saliências, o aparelho de DVD é um equipamento de precisão excepcional. O dispositivo consiste de três componentes fundamentais:

um motor de acionamento para girar o disco - o motor de acionamento é controlado com precisão para girar entre 200 e 500 rpm, dependendo de qual trilha é lida;

um sistema de laser e lente para focalizar e ler as saliências - a luz proveniente deste laser possui um comprimento de onda menor (640 nanômetros) do que a luz do laser de um aparelho de CD (780 nanômetros), o que permite que o laser do DVD focalize as cavidades menores do DVD;

um mecanismo de rastreamento que pode mover o conjunto do laser de modo que seu raio acompanhe a trilha espiral - o sistema de rastreamento deve ser capaz de mover o laser com resoluções da ordem de milésimo de milímetro.

No interior de um aparelho de DVD, há um bocado de tecnologia de computador envolvida para transformar os dados em blocos compreensíveis e enviá-los para o DAC (no caso de dados de áudio ou vídeo) ou diretamente para outro equipamento no formato digital (no caso de vídeos ou dados digitais).

O trabalho fundamental do aparelho de DVD é focalizar o laser sobre a trilha de saliências. O laser pode focalizar o material refletor semitransparente atrás da camada mais próxima ou, no caso de um disco de camada dupla, através dessa camada e até o material refletor atrás da camada interna. O raio laser passa através da camada de policarbonato, se reflete na camada refletora atrás dela e atinge o dispositivo optoeletrônico que detecta mudanças na luz. As saliências refletem a luz diferentemente das áreas planas do disco e o sensor optoeletrônico detecta essa mudança na refletividade. A eletrônica no drive interpreta as mudanças na refletividade para ler os bits que compõem os bytes.

A parte mais difícil da leitura do DVD é manter o raio laser centralizado sobre a trilha de dados. Essa centralização é o trabalho do sistema de rastreamento. Conforme o DVD é reproduzido, o sistema de rastreamento precisa mover o laser continuamente para fora. À medida que o laser se move para fora em relação ao centro do disco, as saliências passam pelo laser com maior velocidade. Isso acontece por causa da velocidade linear ou tangencial das saliências, que é igual ao raio do disco multiplicado pela velocidade na qual o disco está girando. Assim, conforme o laser se move para fora, o motor do fuso precisa diminuir a velocidade de giro do DVD, para que os ressaltos passem pelo laser em velocidade constante e os dados sejam lidos do disco também a uma taxa constante.

Algo interessante de observar é que, se um DVD possui uma segunda camada, a trilha pode ser iniciada no lado externo do disco, e não no interno. Isso permite que o aparelho faça uma transição rápida de uma camada para a próxima, sem retardo na saída de dados, pois não é preciso mover o laser de volta para o centro do disco para ler a camada seguinte.

Resumindo:

O DVD funciona a base da reflexão das luzes que são emitidas dentro do aparelho, ou seja é emitida uma luz diretamente para o DVD, sendo assim o reflexo que se dá da superfície do CD é capturada por uma unidade eletrônica convertendo por sua vez os dados para a leitura dos bits.

Ressonância Magnética.

O conceito básico

Se você já viu um aparelho de ressonância magnética, deve saber que o design básico da maioria deles é quase um cubo gigante. O cubo de um aparelho comum deve ter 2 m de altura x 2 m de largura x 3 m de comprimento, embora os modelos mais novos estejam ficando cada vez menores. Há um tubo horizontal que atravessa o magneto (ímã) da parte dianteira até a traseira. Esse tubo é uma espécie de vão do magneto. O paciente, deitado de costas, desliza para dentro do vão por meio de uma mesa especial. O que vai determinar se o paciente vai entrar primeiro com a cabeça ou com os pés, ou até onde o magneto irá, é o tipo de exame que será realizado. Embora os aparelhos venham em tamanhos e formatos diferentes, e os novos modelos possam ter uma certa abertura nas laterais, o design básico é o mesmo. Assim que a parte do corpo que deve ser examinada atinge o centro exato ou isocentro do campo magnético, o exame começa.

Em conjunto com os pulsos de energia das ondas de rádio, o aparelho pode selecionar um ponto bem pequeno dentro do corpo do paciente e perguntar a ele, "Que tipo de tecido você é?" O ponto pode ser um cubo com lados de meio milímetro. O aparelho de ressonância percorre cada ponto do corpo do paciente, construindo um mapa em 2-D ou 3-D dos tipos de tecido. Então, ele junta todas essas informações para criar imagens em 2-D ou modelos em 3-D.

Mas a verdade é que esse exame fornece uma visão sem igual do interior do corpo humano. O nível de detalhes que podemos ver é extraordinário quando comparado com qualquer outro tipo de exame de imagens. A ressonância magnética é o método preferido para o diagnóstico de muitos tipos de traumas e doenças devido à sua incrível capacidade depersonalizar o exame de acordo com o problema médico específico. Ao modificar os parâmetros dos exames, o aparelho de ressonância pode fazer com que tecidos do corpo apareçam de maneiras diferentes. E isso é muito útil para que o radiologista (que lê o exame) determine se algo visto é normal ou não. Se sabemos que ao fazer "A", o tecido normal terá a aparência "B", e se isso não acontecer, pode haver alguma anomalia. Os sistemas de ressonância magnética também podem fazer imagens do sangue circulando em praticamente qualquer parte do corpo. Isto nos permite realizar estudos que mostram o sistema arterial do corpo sem mostrar o tecido ao seu redor. E o que é mais impressionante, em muitos casos, o aparelho consegue fazer isto sem injeção de contraste, que é necessária na radiologia vascular.

Intensidade magnética

Para entender como o aparelho de tomografia por ressonância magnética funciona, vamos começar pela palavra "magnética". O maior e mais importante componente em um sistema de ressonância magnética é o magneto. O magneto de um sistema de ressonância magnética é classificado por uma unidade de medida conhecida como tesla. Outra unidade de medida normalmente usada com magnetos é o gauss (1 tesla = 10 mil gauss). Os magnetos utilizados nos sistemas de ressonância magnética atualmente estão dentro da faixa de 0,5 a 2 tesla, ou de 5 mil a 20 mil gauss. Os campos magnéticos maiores do que 2 tesla não foram aprovados para uso médico, apesar de haver magnetos muito mais poderosos (até 60 tesla) sendo utilizados em pesquisas. Comparado com o campo magnético de 0,5 gauss da Terra, dá para ver a força desses magnetos.

Números assim ajudam a compreender racionalmente a força magnética, mas os exemplos diários também são úteis. O local do aparelho de tomografia por ressonância magnética pode ser um lugar perigoso se não tomarmos precauções muito severas. Objetos de metal podem se tornar projéteis perigosos se forem levados à sala de exames. Por exemplo, clipes de papel, canetas, chaves, tesouras, hemostatos, estetoscópios e quaisquer outros objetos pequenos podem ser puxados de bolsos e do corpo de repente, voando para a abertura do magneto (onde o paciente fica) a velocidades muito altas e ameaçando qualquer um que esteja na sala. Além disso, cartões de crédito, cartões de banco e qualquer outra coisa com tarjas magnéticas terão seus dados apagados pela maioria dos sistemas de ressonância magnética.

A força magnética exercida sobre um objeto aumenta exponencialmente conforme ele se aproxima do ímã. Imagine ficar a 4,6 metros de distância do magneto com um chave inglesa grande na sua mão. Você pode sentir só um puxãozinho. Aí, você se aproxima uns dois passos e o puxão fica muito maior. Quando chegar a uma distância de 1 metro do magneto, a chave provavelmente vai ser puxada da sua mão. Quanto mais massa um objeto tiver, mais perigoso ele pode ser, já que a força com a qual ele é atraído será muito maior. Baldes, aspiradores de pó, tanques de oxigênio, macas, monitores cardíacos e vários outros objetos já foram puxados para dentro dos campos magnéticos de aparelhos de ressonância magnética. Dos casos que fiquei sabendo, o maior objeto a ser puxado foi uma pequena empilhadeira totalmente carregada . Os objetos menores não são difíceis de tirar do magneto - basta usar a mão. Já os maiores podem precisar de uma alavanca ou talvez seja necessário desligar o campo magnético.

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