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Ondulatória 4. ONDULATÓRIA Questão 01) Um instantâneo de uma corda, onde se estabeleceu uma onda estacionária, é apresentado na figura abaixo. Nesta situação,

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1 Ondulatória 4

2 ONDULATÓRIA Questão 01) Um instantâneo de uma corda, onde se estabeleceu uma onda estacionária, é apresentado na figura abaixo. Nesta situação, considerada ideal, a energia associada aos pontos 1, 2 e 3 da corda é apenas potencial. No instante igual a 3/4 de ciclo após a situação inicial acima, a configuração que melhor representa a forma da corda e o sentido das velocidades dos pontos 1, 2 e 3 é:

3 ONDULATÓRIA Questão 01)

4 ONDULATÓRIA Questão 03) Observa-se, na figura a seguir, uma corda fixa em suas extremidades na qual foi estabelecida uma onda estacionária. Qualquer ponto da corda, com exceção dos nós, efetua 10 oscilações por segundo. A ordem de grandeza da velocidade das ondas que deram origem à onda estacionária, em m/s, vale: a) b) c) d) e)

5 ONDULATÓRIA Questão 07) Um diapasão de frequência conhecida igual a 340 Hz é posto a vibrar continuamente próximo à boca de um tubo, de 1 m de comprimento, que possui em sua base um dispositivo que permite a entrada lenta e gradativa de água como mostra o desenho abaixo. Quando a água no interior do tubo atinge uma determinada altura h a partir da base, o som emitido pelo tubo é muito reforçado. Considerando a velocidade do som no local de 340 m/s, a opção que melhor representa as ondas estacionárias que se formam no interior do tubo no momento do reforço é: Resolução: A frequência da onda sonora emitida pelo diapasão tem a mesma frequência que ele. Calculando o comprimento de onda:

6 ONDULATÓRIA

7 Questão 07) Resolução: Trata-se de um tubo fechado. Para os estados de ondas estacionárias num tudo fechado, o comprimento (L) da coluna de ar é: Lembrando que um tubo fechado somente emite harmônicos ímpares, os comprimentos possíveis para a coluna de ar são:

8 ONDULATÓRIA Questão 07) Resolução: O comprimento máximo para a coluna de ar é igual ao comprimento do tubo, portanto, 1 m. São possíveis, então, os estados mostrados nas figuras a seguir.

9 ONDULATÓRIA Questão 07)

10 ONDULATÓRIA Questão 08) Com relação às ondas sonoras e às ondas eletromagnéticas, assinale o que for correto. 01) Ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo, enquanto ondas sonoras não. 02) A energia de uma onda eletromagnética é diretamente proporcional à frequência e inversamente proporcional ao comprimento de onda da onda. 04) A radiação ultravioleta é mais energética que a radiação visível, enquanto que a radiação infravermelha é menos energética que essas duas radiações. 08) O fenômeno de espalhamento de uma onda eletromagnética em direções distintas da sua direção original de propagação, ao encontrar um obstáculo, é chamado índice de refração. 16) A velocidade de propagação do som no ar, ao nível do mar e à temperatura de 20 ºC, é aproximadamente 340 m/s. O aumento da temperatura faz com que essa velocidade diminua, pois há um aumento na agitação das moléculas do ar, que dificulta a propagação do som nesse meio.

11 ONDULATÓRIA Questão 09) Sobre os fenômenos de interferência e difração de ondas, assinale o que for correto. 01) Em uma interferência de duas ondas mecânicas se propagando em uma corda, os pontos que permanecem em repouso são chamados de antinodos. 02) O fenômeno da interferência de ondas pode ser entendido como consequência do princípio da superposição de ondas e este, por sua vez, como consequência do princípio da conservação da energia. 04) O experimento de difração em fenda dupla pode comprovar a natureza ondulatória da luz. 08) Duas ondas que se interferem construtivamente têm suas características físicas individuais alteradas. 16) A difração é a propriedade que uma onda possui de contornar um obstáculo, ao ser parcialmente interrompida por ele.

12 ONDULATÓRIA LEMBRETES:

13 ONDULATÓRIA LEMBRETES: CONDIÇÃO PARA A OCORRÊNCIA DA DIFRAÇÃO: > d (DIMENSÕES DO OBSTÁCULO OU FENDA) EXEMPLOS: a) ONDAS AM: f    (mais facilidade para a difração). ONDAS FM: f    (mais dificuldade para a difração). b) INFRASOM: f    (mais facilidade para a difração). ULTRASOM: f    (mais dificuldade para a difração).

14 ONDULATÓRIA Questão 13) O efeito Doppler recebe esse nome em homenagem ao físico austríaco Johann Christian Doppler que o propôs em As primeiras medidas experimentais do efeito foram realizadas por Buys Ballot, na Holanda, usando uma locomotiva que puxava um vagão aberto com vários trompetistas que tocavam uma nota bem definida. Considere uma locomotiva com um único trompetista movendo-se sobre um trilho horizontal da direita para a esquerda com velocidade constante. O trompetista toca uma nota com frequência única f. No instante desenhado na figura, cada um dos três observadores detecta uma frequência em sua posição. Nesse instante, a locomotiva passa justamente pela frente do observador D 2.

15 ONDULATÓRIA Questão 13)

16 ONDULATÓRIA Questão 13)

17 ONDULATÓRIA Questão 13) Analise as afirmações abaixo sobre os resultados da experiência. I. O som percebido pelo detector D 1 é mais agudo que o som emitido e escutado pelo trompetista. II. A frequência medida pelo detector D 1 é menor que f. III. As frequências detectadas por D 1 e D 2 são iguais e maiores que f, respectivamente. IV. A frequência detectada por D 2 é maior que a detectada por D 3. Assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas. a) Apenas I e IV. b) Apenas II. c) Apenas II e IV. d) Apenas III.

18 ONDULATÓRIA Questão 14) Em cada uma das imagens abaixo, um trem de ondas planas move-se a partir da esquerda. Os fenômenos ondulatórios apresentados nas figuras 1, 2 e 3 são, respectivamente, a) refração – interferência - difração. b) difração – interferência - refração. c) interferência - difração -refração. d) difração - refração - interferência. e) interferência - refração - difração.

19 ONDULATÓRIA Questão 17) Sonares são dispositivos frequentemente usados na indústria naval. Os navios possuem sonares para detectar obstáculos no fundo do mar, detectar cardumes etc. Um determinado sonar de um navio produz ondas sonoras progressivas, com comprimento de onda de 2,0 m e frequência 200 Hz. Nesse caso, um obstáculo a 80 m do sonar será detectado pelo navio em um intervalo de tempo de: a) 0,4 s b) 1,0 s c) 1,2 s d) 1,6 s e) 2,0 s

20 ONDULATÓRIA Questão 17) LEMBRETES: REFORÇO (INTENSIFICAÇÃO DO SOM):  t <<<<< 0,1 s REVERBERAÇÃO (PROLONGAMENTO DO SOM):  t < 0,1 s ECO (REPETIÇÃO DO SOM):  t > 0,1 s

21 ONDULATÓRIA Questão 18) Ao contrário dos rádios comuns (AM ou FM), em que uma única antena transmissora é capaz de alcançar toda a cidade, os celulares necessitam de várias antenas para cobrir um vasto território. No caso dos rádios FM, a frequência de transmissão está na faixa dos MHz (ondas de rádio), enquanto, para os celulares, a frequência está na casa dos GHz (micro-ondas). Quando comparado aos rádios comuns, o alcance de um celular é muito menor. Considerando-se as informações do texto, o fator que possibilita essa diferença entre propagação das ondas de rádio e as de micro-ondas é que as ondas de rádio são: a) facilmente absorvidas na camada da atmosfera superior conhecida como ionosfera. b) capazes de contornar uma diversidade de obstáculos como árvores, edifícios e pequenas elevações. c) mais refratadas pela atmosfera terrestre, que apresenta maior índice de refração para as ondas de rádio. d) menos atenuadas por interferência, pois o número de aparelhos que utilizam ondas de rádio é menor. e) constituídas por pequenos comprimentos de onda que lhes conferem um alto poder de penetração em materiais de baixa densidade.

22 ONDULATÓRIA Questão 20) Em relação às ondas sonoras, é correto afirmar: a) O fato de uma pessoa ouvir a conversa de seus vizinhos de apartamento através da parede da sala é um exemplo de reflexão de ondas sonoras. b) A qualidade fisiológica do som que permite distinguir entre um piano e um violino, tocando a mesma nota, é chamada de timbre e está relacionada com a forma da onda. c) Denominam-se infrassom e ultrassom as ondas sonoras cujas frequências estão compreendidas entre a mínima e a máxima percebidas pelo ouvido humano. d) A grandeza física que diferencia o som agudo, emitido por uma flauta, do som grave, emitido por uma tuba, é a amplitude da onda. e) A propriedade das ondas sonoras que permite aos morcegos localizar obstáculos e suas presas é denominada refração.

23 ONDULATÓRIA Questão 20) LEMBRETES: ALTURA (FREQUÊNCIA): GRAVES e AGUDOS INTENSIDADE (AMPLITUDE): FRACOS e FORTES TIMBRE (FORMA DE PROPAGAÇÃO DO SOM):

24 ONDULATÓRIA Questão 01) A maioria dos morcegos possui ecolocalização — um sistema de orientação e localização que os humanos não possuem. Para detectar a presença de presas ou de obstáculos, eles emitem ondas ultrassônicas que, ao atingirem o obstáculo, retornam na forma de eco, percebido por eles. Assim sendo, ao detectarem a direção do eco e o tempo que demora em retornar, os morcegos conseguem localizar eventuais obstáculos ou presas. Um dispositivo inspirado nessa estratégia é a trena sônica, a qual emite uma onda sonora que é refletida por um obstáculo situado a uma distância que se deseja medir. Supondo que uma trena emite uma onda ultrassônica com frequência igual a 22,0 kHz e comprimento de onda igual a 1,5 cm, que essa onda é refletida em um obstáculo e que o seu eco é detectado 0,4 s após sua emissão, determine a distância do obstáculo, considerando que as propriedades do ar não mudam durante a propagação da onda e, portanto, a velocidade do som permanece constante. Resolução:

25 ONDULATÓRIA Questão 01) Resolução:

26 ONDULATÓRIA Questão 03) A figura mostra uma corda AB, de comprimento L, de um instrumento musical com ambas as extremidades fixas. Mantendo-se a corda presa no ponto P, a uma distância L/4 da extremidade A, a frequência fundamental da onda transversal produzida no trecho AP é igual a 294 Hz. Para obter um som mais grave o instrumentista golpeia a corda no trecho maior PB. Qual é a frequência fundamental da onda neste caso, em Hz? Resolução:

27 ONDULATÓRIA Questão 03) Resolução:

28 ONDULATÓRIA Questão 06) O efeito Doppler é uma modificação na frequência detectada por um observador, causada pelo movimento da fonte e/ou do próprio observador. Quando um observador se aproxima, com velocidade constante, de uma fonte de ondas sonora em repouso, esse observador, devido ao seu movimento, será atingido por um número maior de frentes de ondas do que se permanecesse em repouso. Considere um carro trafegando em uma estrada retilínea com velocidade constante de módulo 72 km/h. O carro se aproxima de uma ambulância em repouso à beira da estrada. A sirene da ambulância está ligada e opera com ondas sonoras de comprimento de onda de = 50 cm. A velocidade de propagação do som no local é v = 340m/s. a) Calcule a frequência do som emitido pela sirene da ambulância. Resolução:

29 ONDULATÓRIA Questão 06) b) Calcule o número total de frentes de ondas que atinge o motorista do carro em um intervalo de tempo ∆ t = 3 s. Resolução:

30 ONDULATÓRIA Questão 06) c) Calcule a frequência detectada pelo motorista do carro em movimento. Resolução: Já calculado no item anterior, a frequência detectada pelo motorista é a frequência aparente: f ap = 720 Hz.


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