CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS FÍSICA EXTREMAMENTE FÁCIL Prof. MSc.Tarso Holanda

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Gabriel Henrique Lage Maranhão
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1 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS FÍSICA EXTREMAMENTE FÁCIL Prof. MSc.Tarso Holanda Prezado Aluno, Neste primeiro e-book de Física, iniciamos as nossas dicas mais importantes para o ENEM Para isso, selecionei um tema dos conhecimentos mais importantes para o o seu sucesso no Enem: Fenômenos Ondulatórios. Com a abordagem desse assunto, espero contribuir significativamente para a melhor compreensão dessa Área do Conhecimento. Sucesso e boa diversão para você! 1. INTRODUÇÃO Como meta de proporcionar dicas e fortalecer seus conhecimentos sobre as diversas manifestações dos fenômenos ondulatórios na sua vida, pautado em competências e habilidades, apresentamos conceitos, exemplos, situações e questões abrangendo os diversos tipos de oscilações, que são tópicos relevantes nos mais variados exames seletivos para o ingresso nas principais universidades brasileiras, sempre tomando como referência o estilo do Exame Nacional do Ensino Médio, Enem. Se divirta, pois a Física é extremamente fácil. 2. TEMA A SER ESTUDADO ONDAS

2 Figura 1: Ondas mecânicas. Sabemos que uma onda é um pulso que se propaga transportado energia, podendo se propaga através do espaço em meios materiais (Sólidos, líquidos ou gases) ou até mesmo no vácuo. Aquelas ondas que dependem de matéria para se propagar é classificada em mecânica e, no entanto, existem ondas que se propagam no vácuo ou através da matéria, como é o caso das ondas eletromagnéticas. Portanto uma Onda é: Qualquer perturbação que se propaga através de um meio. No exemplo acima, uma pessoa realiza movimento para cima e para baixo na extremidade esquerda da corda, produzindo uma onda que se propaga através dela. Fique ligado: Uma onda transmite energia e momento linear (Quantidade de movimento), sem transporte de matéria. É o caso, por exemplo, das ondas esquematizadas a seguir, que, ao atingirem a garrafa, fazem com que esta execute um movimento de sobe e desce, sem que seja arrastada para a direita.

3 Figura 2: Ondas transportando energia. 1. Natureza das Ondas a) Ondas Mecânicas - Resultam da matéria vibrando e só existem em meios materiais. Exemplos Ondas do mar, som, ondas em cordas, ondas na superfície da água, ondas numa mola, etc. O som constitui-se de ondas mecânicas que se podem propagar em meios sólidos, líquidos e gasosos. É importante destacar que as ondas mecânicas não se propagam no vácuo. Figura 3: Ondas sonoras. b) Ondas Eletromagnéticas - Resultam da vibração de cargas elétricas e se propagam em meios transparentes. São constituidas por um campo elétrico e um campo magnético, variáveis e perpendiculares entre si, que se propagam no vácuo e também em alguns meios materiais. Exemplos Ondas de rádio e TV, micro- ondas, infravermelho, luz, ultravioleta, raios X, raios Gama, Raiso cósmicos, etc.

4 Figura 4: Espectro das ondas eletromagnéticas. As radiações eletromagnéticas propagam-se no vácuo com a maior velocidade fisicamente concebível: Bizu: Os raios X têm grande utilização na medicina como, por exemplo, no diagnóstico e avaliação de fraturas ósseas. Essas radiações se propagam através dos músculos, mas são bloqueadas pelos ossos. Assim, utilizando chapas sensíveis aos raios X, é possível fazer uma foto de partes do corpo de uma pessoa na qual ficam evidencia dos os ossos com seus possíveis problemas. Figura 5: Imagem de Raios X. Fique ligado: Todas as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com velocidade de c = 3, km/s = 3, m/s. Figura 5: Representação esquemática de uma onda eletromagnética.

5 c) Ondas de Matéria - Matéria está relacionada com energia pela relatividade especial. Energia está relacionada com ondas pelas relações de Planck-Einstein, que mostram que a energia de um fóton é discretizada e diretamente proporcional à sua frequência. Se matéria está relacionada com energia e se energia está relacionada com ondas, é quase natural supormos que matéria relaciona-se, de alguma maneira, com ondas. Neste pensamento, nascem as ondas de matéria! A assinatura das ondas de matéria é expressa pela relação "p = h/λ", que significa "na mecânica quântica (h), partícula (p) se comporta como onda (λ) e vice-versa". SEÇÃO ENEM FIQUE LIGADO MOÇADINHA QUESTÃO 01. (PUC-SP-MODELO ENEM) As estações de rádio têm, cada uma delas, uma frequência fixa e própria na qual a transmissão é feita. A radiação eletromagnética transmitida por suas antenas é uma onda de rádio. Quando escutamos uma música, nossos ouvidos são sensibilizados por ondas sonoras. Sobre ondas sonoras e ondas de rádio, são feitas as seguintes afirmações: I. Qualquer onda de rádio tem velocidade de propagação maior do que qualquer onda sonora. II. Ondas de rádio e ondas sonoras propagam-se em qualquer meio, tanto material quanto no vácuo. III. Independentemente da estação de rádio transmissora ser AM ou FM, a velocidade de propagação das ondas de rádio no ar é a mesma e vale aproximadamente 3, m/s. Está correto o que se afirma apenas em : a) I b) III c) I e II d) I e III e) II e III QUESTÃO 02. (GAVE-PORTUGAL-MODELO ENEM) Leia seguinte trecho: Aquilo de que eu (Alex) gostava mais era dos dias de chuva e das tempestades. (...) -

6 Ensinei ao Floco (rato de estimação) que, se contássemos os segundos entre um relâmpago e o trovão e os multiplicássemos por trezentos e trinta, obteríamos a distância a que o relâmpago estava de nós em metros. Era um ratotão ignorante que tive de lhe explicar que isso se devia ao fato de a luz chegar até nós instantaneamente, enquanto que o som viaja à velocidade de trezentos e trinta metros por segundo. de Uri Orlev, A ilha na rua dos pássaros Analise as proposições que se seguem: (I) Se Alex contar 10s entre o instante em que viu o relâmpago e o instante em que ouviu o trovão é porque a distância entre o local do trovão e Alex é de 3,3km. (II) A distância d entre o local do trovão e a posição de Alex, medida em km, em função do tempo t, me dido em segundos, entre a visão do relâmpago e a audição do trovão é dada pela relação: d = 330t. (III) A afirmação do texto que a luz chega até nós instantaneamente não é correta pois a velocidade da luz é de, aproximadamente, km/s. (IV) O intervalo de tempo entre a visão do relâmpago e a audição do trovão decorre do fato de a velocidade da luz no ar ( km/s) ser muito maior que a do som (330m/s). Estão corretas apenas: a) I, III e IV b) I, II e III c) II, III e IV d) I e IV e) III e IV QUESTÃO 03. (MODELO ENEM) Um rapaz e uma garota estão em bordas opostas de um lago e águas tranquilas. O rapaz, querendo comunicar-se com a garota, coloca dentro de um frasco plástico um bilhete e, arrolhado o frasco, coloca-o na água, e lhe dá uma pequena ve lo ci dade inicial. A seguir, o rapaz pratica movimentos periódicos sobre a água, produzindo ondas que se propagam, pretendendo com isso aumentar a velocidade do frasco em direção à garota. Com relação a este fato, podemos afirmar: a) Se o rapaz produzir ondas de grande amplitude, a garrafa chegará à outra margem mais rápido. b) O tempo que a garrafa gasta para atravessar o lago dependerá de seu peso. c) Quanto maior a frequência das ondas, menor será o tempo de percurso até a outra margem.

7 d) A velocidade da garrafa no seu movimento até a garota independe das ondas produzidas pelo rapaz, já que essas ondas transmitem apenas energia, sem propagação de matéria. e) A velocidade inicial que o rapaz dá à garrafa não interferirá no tempo de travessia do lago, pois quem faz a garrafa deslo car-se até a garota são as ondas produzidas pelo rapaz. QUESTÃO 04. Analise as seguintes afirmativas: I. O som é onda mecânica. II. A luz é onda eletromagnética III. A luz pode ser onda mecânica. IV. O som pode propagar-se no vácuo. V. A luz pode propagar-se no vácuo São verdadeiras: a) I, II e III b) I, III e IV c) II, III e V d) I, II e V e) todas as afirmativas QUESTÃO 05. (FEI-MODELO ENEM) Num exame de Física, o professor coloca um despertador programado para tocar às 11h30min dentro de um recipiente onde se faz vácuo. Analise as alternativas abaixo e assinale a correta: a) o despertador tocará na hora certa, mas os alunos não escutarão nada. b) o despertador tocará com atraso de alguns minutos, por causa da existência do vácuo dentro do recipiente onde se encontra. c) o despertador tocará alguns minutos antes do horário programado, por causa da existência do vácuo no recipiente. d) o despertador só tocará na hora em que for retirado do recipiente. e) o despertador não tocará por causa da existência de vácuo no recipiente. GABARITO: 01. D 02. A 03. D

8 04. D 05. A

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