Lei de Snell

A lei de Snell foi descoberta por Willebrord Snell Van Royen em 1621. Esta lei tem como objetivo conhecer o ângulo de refração da luz quando esta atravessa uma superfície com um índice de refração diferente.

A lei de Snell também pode ser entendida como a lei de refração da luz e o princípio de Fermat. Esta lei estabelece que a relação que têm os senos dos ângulos que se encontram na refração é a mesma que a relação inversa dos índices que tem a refração dentro dos meios.

O princípio de Fermat pode conduzir à lei de refração, que estabelece que a luz se desloca entre dois pontos no menor tempo possível.

A lei de Snell é uma lei que estabelece a relação entre o ângulo da luz incidente e o ângulo da luz transmitida.

Que relação há entre a lei de Snell e o magnetismo?

A lei de Snell relaciona o ângulo de refração da luz ao atravessar a separação entre dois meios diferentes, tanto na propagação da luz como numa onda magnética.

A seguir, é possível ver uma tabela de índices de refrigeração de algumas substâncias.

Está relacionado com a refração das ondas.

Fórmula da lei de snell

A seguinte fórmula estabelece que o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência.

n1​· sinθ1​=n2 · ​sinθ2​

n1 = índice de refração do primeiro meio

n2 = índice de refração do segundo meio

sin = função trigonométrica do seno

θ1 = ângulo de incidência do raio de luz

θ2 = ângulo de saída do raio de luz

Caso n1 >n2 e sinθ1> sinθ2 e o índice refratado se aproxima ao normal

Caso n1​sinθ1 ​sinθ2​ ​ e oíndice refratado se afaste ao normal

A demonstração da lei de snell pode ser obtida mediante o princípio de Fermat. Para derivar a lei de reflexão ao princípio de Fermat, é necessário conhecer o comprimento do caminho de A a B:

A lei de Snell estabelece a relação entre um raio de luz a atravessar o limite ou a superfície de separação entre 2 substâncias que se encontram juntas e o índice de refração correspondente.

As aplicações da lei de refração da luz

A aplicação da lei de refração da luz permite-nos ter prismas, entre outros. Sem esta curvatura da luz, não poderíamos focar a nossa retina.

Alguns exemplos da lei de Snell incluem a reflexão do campo na água do lago. Outro exemplo claro desta lei é a fibra ótica que se emprega nas redes de dados.

A lei de Watt

A lei de Watt foi inventada por James Watt, um engenheiro nascido na Escócia em janeiro de 1736. A sua lei está diretamente relacionada com o desenvolvimento da máquina a vapor em 1769, sendo esta última patenteada e utilizada na primeira revolução industrial.

Watt significa «vátio» em inglês. Pelo outro lado, é a mais utilizada para medir a potência de sistemas. A potência é a energia consumida ou produzida num período de tempo limitado.

A lei de Watt afirma que: «a potência elétrica é diretamente proporcional à voltagem de um circuito e à intensidade que circula por ele».

Fórmulas da lei de Watt

A fórmula da lei de Watt, tal como acontecia com a lei de Ohm, pode ser obtida através da pirâmide.

P = V·I

V = Tensão (Volts)

I = Intensidade (amperes)

P = Potência (vátios)

A lei de Watt é a potência elétrica que um componente tem. Esta potência equivale a 1J. Para além dessa definição, o Watt também é a unidade encarregada de medir a energia absorvida por um elemento num período de tempo determinado.

Após a descoberta da lei de Watt, esta fusionou-se com a lei de Ohm. Se, ao aplicarmos a lei inventada por James Watt, desconhecemos o valor da tensão, este pode ser substituído pelo mesmo valor da lei de ohm. A seguir, podemos ver de uma forma mais simplificada.

Para obter a lei de Watt, desconhecendo o valor da tensão, devemos aplicar as seguintes fórmulas:

P = V · I

P = (I · R) · I

P = I² · R

Quando a potência é positiva, isto significa que o elemento que estamos a calcular está a consumir energia; mas, pelo contrário, se a potência for negativa, isto significa que está a criar energia.

Aplicações da lei no quotidiano

Na nossa vida quotidiana empregamos a lei de Watt para conhecer a voltagem e a potência de uma lâmpada ou, em maior medida, a da cablagem de um edifício.

Esta lei pode ser aplicada de diversas formas, mas as mais comuns são para:

• Conhecer a quantidade de energia que pode produzir um gerador elétrico

• Medir a potência elétrica de um edifício

Servomecanismos

O primeiro servomecanismo foi desenvolvido ao longo do século XIX, junto com os reguladores de temperatura e de velocidade para as turbinas de água, elaboradas por Woodward em 1870. Foi inventado e patenteado por SS Great Eastern. No entanto, o pioneiro foi McFarlane.

O servomecanismo, também conhecido como servocomando, é um instrumento que nos permite transmitir uma magnitude física, mantendo uma proporção entre o comando e o resultado.

O servomecanismo oferece várias vantagens como, por exemplo, é um instrumento que se mantém sempre constante e consegue manter o mesmo ritmo. Além disso, podem funcionar a grande velocidade. Pelo outro lado, é possível aumentar a corrente ao mesmo tempo que se gira o motor.

Em função do tipo de motor, podemos encontrar vários tipos de servocomandos: Mecânico, hidráulico, pneumático, elétrico e eletrónico.

Todos os servomecanismos têm características em comum, das quais enumeramos as seguintes:

- Artificial → é construído pelo homem

- Sensorial → recebe a informação dos estímulos que nos rodeiam

- Controlado → regula quer a velocidade, quer a posição

- Atuador → é capaz de produzir movimentos por si próprio

Tipos de servomotores:

- Servo de rotação posicional: é tipo de servo mais utilizado. O servo de rotação posicional tem limites que se encarregam de cuidar do sensor de rotação para que este gire para além dos seus limites físicos estabelecidos.

- Servo de rotação contínua: este servo é igual ao servo de rotação posicional, mas com a diferença que este não tem limite direção ao girar.

- Servo linear: O servo linear está composto de engrenagens adicionais para além do servo de rotação posicional.

Onde podemos encontrar os servomecanismos?

Os servomotores podem ser encontrados em várias indústrias, mas as mais importantes são:

Robótica = centra-se no controlo automático. Na robótica, em concretamente, podemos encontrá-los em qualquer braço robô que seja necessário numa cadeia de montagem. O funcionamento deve-se a uns sistemas mecânicos e elétricos que produzem os movimentos necessários para que a máquina funcione. Qualquer servomecanismo está composto por sensores (de velocidade ou de posicionamento), por um mecanismo de retroalimentação, uma engrenagem e por um controlador. Caso seja necessário aumentar a potência, utilizaremos um servomecanismo hidráulico ou uma bomba hidráulica.

Polarização

A polarização refere-se à propriedade de todas as ondas transversais que produzem uma vibração destas ondas com mais de uma orientação. Existem dois tipos de polarização: a polarização direta e a polarização inversa.

A polarização direta ocorre quando a conexão positiva (+) está conectada ao ânodo e a conexão negativa (-) ao cátodo. Pelo outro lado, o borne (+) deve ser superior ao borne (-). A tensão externa desta propriedade direta ocorre devido à fusão de P e N. Mais especificamente à ligação negativa ao semicondutor tipo N e a conexão positiva ao semicondutor P. Esta tem um potencial de barreira menor, uma corrente direta superior e uma resistência inferior em relação à inversa.

A polarização inversa tem o terminal negativo na zona P e o terminal positivo na zona N. Ao contrário da polarização inversa, tem um potencial de barreira forte, uma corrente direta mais pequena e uma resistência superior.

Métodos para medir a polarização

Os métodos para medir a polarização da luz são:

• Por reflexão: ocorre quando a luz natural penetra na superfície que se encontra na separação entre dois meios.

• Por dispersão: ocorre quando as ondas se irradiam e dispersam quando a luz atravessa o material.

• Por refração: ocorre quando o raio de luz atravessa dois meios.

• Por transmissão: emprega filtros polaroid, que funcionam como bloqueadores das ondas magnéticas e elétricas.

Tipos de polarização

Podemos encontrar-nos com diferentes tipos de polarização, dependendo da desfase na que se encontrem:

• Elíptica: são ondas que se deslocam através de uma trajetória elíptica.

• Linear: as frequências deslocam-se no mesmo plano de forma temporária. Dentro desta polarização podemos encontrar:

Horizontal: o seu campo elétrico de onda encontra-se horizontalmente à superfície terrestre.

Vertical: tem um campo elétrico de onda perpendicular à superfície.

• Circular: as suas frequências descolam-se sobre o seu próprio eixo. . Dentro desta classificação podemos encontrar:

Dextrogiro: o seu movimento giratório é para a direita.

Levogiro: o seu movimento giratório é para a esquerda.

A polarização pode ser aplicada em várias aplicações. No entanto, as mais comuns são: para diferenciar as ondas transversais das ondas longitudinais, e a espetroscopia infravermelha.