Física PRÉ VESTIBULAR / / Aluno: Nº: Turma: PRÉ-VESTIBULAR

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1 PRÉ VESTIBULAR Física / / PRÉ-VESTIBULAR Aluno: Nº: Turma: Exercícios: Doppler, cordas e tubos sonoros. 01. Observe as afirmações referentes às ondas sonoras: I) Sons de maior frequência têm maior velocidade. II) Uma onda sonora de 10 m de comprimento é audível. III) Sons de menor frequência tem menor altura. Portanto, é correto afirmar que: a) Somente a II é correta. b) Somente a I é incorreta. c) Somente a III é incorreta. d) I e III são corretas. e) Todas são corretas. 02. Um tubo sonoro aberto em uma de suas extremidades e fechado na outra apresenta uma frequência fundamental de 200 Hz. Sabendo-se que o intervalo de frequências audíveis é aproximadamente 20,0 Hz a Hz, pode-se afirmar que o número de frequências audíveis emitidas pelo tubo é, aproximadamente: a) b) 200. c) 80. d) 40. e) 20. Assinale a alternativa que contém os três comprimentos de onda mais longos possíveis para as ondas estacionárias nesta corda, em centímetros: a) 90, 60 e 30. b) 180, 90 e 60. c) 120, 90 e 60. d) 120, 60 e (ITA) São de 100 Hz e 125 Hz, respectivamente, as frequências de duas harmônicas adjacentes de uma onda estacionária no trecho horizontal de um cabo esticado, de comprimento l = 2 m e densidade linear de massa igual a 10 g/m, conforme a figura: a) 10 kg. b) 16 kg. c) 60 kg. d) 102 kg. e) 104 kg. 05. João Andador corre assoviando em direção a uma parede feita de tijolos, conforme figura a seguir. 03. Uma corda de 90 cm é presa por suas extremidades, em suportes fixos, como mostra a figura. A escolha de quem pensa. 1

2 A frequência do assovio de João é igual a f(inicial). A frequência da onda refletida na parede chamaremos de f(final). Suponha que João tenha um dispositivo X acoplado ao seu ouvido, de forma que somente as ondas refletidas na parede cheguem ao seu tímpano. Podemos concluir que a frequência do assovio que João escuta f(final) é: a) maior do que f(refletido). b) igual a f(refletido). c) igual a f(inicial). d) menor do que f(refletido). 06. Ondas ultra-sônicas são emitidas por uma fonte em repouso em relação ao paciente, com uma frequência determinada. Essas ondas são refletidas por células do sangue que, se de um detector de frequências em repouso, em relação ao mesmo paciente. Ao analisar essas ondas refletidas, o detector medirá frequências que as emitidas pela fonte. Esse fenômeno é conhecido como. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas. a) afastam - menores - efeito Joule. b) afastam - maiores - efeito Doppler. c) aproximam - maiores - efeito Joule. d) afastam - menores - efeito Doppler. e) aproximam - menores - efeito Tyndal. 07. As ondas eletromagnéticas geradas pela fonte de um forno de microondas têm uma frequência bem característica, e, ao serem refletidas pelas paredes internas do forno, criam um ambiente de ondas estacionárias. O cozimento (ou esquentamento) ocorre devido ao fato de as moléculas constituintes do alimento, sendo a de água a principal delas, absorverem energia dessas ondas e passarem a vibrar com a mesma frequência das ondas emitidas pelo tubo gerador do forno. O fenômeno físico que explica o funcionamento do forno de microondas é a: a) ressonância. b) interferência. c) difração. d) polarização. e) absorção. 08. O grupo brasileiro Uakti constrói seus próprios instrumentos musicais. Um deles consiste em vários canos de PVC de comprimentos variados. Uma das pontas dos canos é mantida fechada por uma membrana que emite sons característicos ao ser percutida pelos artistas, enquanto a outra é mantida aberta. Sabendo-se que o módulo da velocidade do som no ar vale 340 m/s, é correto afirmar que as duas frequências mais baixas emitidas por um desses tubos, de comprimento igual a 50 cm, são: a) 170 Hz e 340 Hz. b) 170 Hz e 510 Hz. c) 200 Hz e 510 Hz. d) 340 Hz e 510 Hz. e) 200 Hz e 340 Hz. 09. Considerando que a velocidade do som no ar é igual a 340 m/s e que o canal auditivo humano pode ser comparado a um tubo de órgão com uma extremidade aberta e a outra fechada, qual deveria ser o comprimento do canal auditivo para que a frequência fundamental de uma onda sonora estacionária nele produzida seja de Hz? a) 2,5 m. b) 2,5 cm. c) 0,25 cm. d) 0,10 m. e) 0,10 cm. 10. O som do apito do transatlântico é produzido por um tubo aberto de comprimento L igual a 7,0 m. Considere que o som no interior desse tubo propaga-se à velocidade de 340 m/s e que as ondas estacionárias produzidas no tubo, quando o apito é acionado, têm a forma representada pela figura a seguir: a) Determine a frequência de vibração das ondas sonoras no interior do tubo. 2 A escolha de quem pensa.

3 b) Admita que o navio se afaste perpendicularmente ao cais do porto onde esteve ancorado, com velocidade constante e igual a 10 nós. Calcule o tempo que as ondas sonoras levam para atingir esse porto quando o tubo do apito se encontra a m de distância. Dado: 1 nó = 0,5 m/s 11. A figura mostra uma onda estacionária em um tubo de comprimento L = 5 m, fechado em uma extremidade e aberto na outra. Considere que a velocidade do som no ar é 340 m/s e determine a frequência do som emitido pelo tubo, em hertz. aproximando-se com frequência de 450 Hz. Após a passagem do trem, a frequência do apito parece cair para 300 Hz. Qual a velocidade do trem-bala (em m/s)? Considere a velocidade do som igual a 340 m/s. 15. Em 1997, durante o exercício militar Mistral I, os aviões Mirage III-E da Força Aérea Brasileira conseguiram ótimos resultados contra os aviões Mirage C franceses, usando a manobra Doppler-notch. Esta manobra é utilizada para impedir a detecção de aviões por radares que usam o efeito Doppler (radares Pulso-Doppler). Ela consiste em mover o avião alvo a 90 do feixe eletromagnético emitido por este tipo de radar, conforme ilustrado no esquema abaixo: 12. Um alarme de segurança, que está fixo, é acionado, produzindo um som com uma frequência de 735 Hz. Considere a velocidade do som no ar como sendo de 343 m/s. Quando uma pessoa dirige um carro em direção ao alarme e depois se afasta dele com a mesma velocidade, observa uma mudança na frequência de 78,4 Hz. a) A frequência ouvida pela pessoa quando ela se aproxima da sirene, é maior ou menor do que ouviria se ela estivesse parada? Justifique. b) Qual é o módulo da velocidade do carro? 13. Uma viatura policial está em perseguição com a sirene ligada e emite um som com frequência real de 150 Hz. Determine a frequência aparente nos casos abaixo sabendo que a velocidade do som no ar é de 330 m/s. a) Você está parado e a viatura aproxima- -se a 30 m/s, qual a frequência aparente ouvida por você? b) Você está parado e a viatura afasta-se a 30 m/s, qual a frequência aparente ouvida por você? c) Qual a frequência aparente ouvida pelo motorista do carro da polícia, quando a velocidade da viatura diminuir para 20 m/s? 14. Imagine que um trem-bala passa apitando pela plataforma de uma estação. Uma pessoa, nessa plataforma, ouve o apito do trem Quando o avião B se move a 90 do feixe eletromagnético, o radar Pulso-Doppler do avião A não consegue determinar a diferença de frequência entre o feixe emitido e o feixe refletido porque: a) há movimento do avião B na direção do feixe. b) não há movimento do avião B na direção do feixe. c) a velocidade do avião B aumenta bruscamente. d) a velocidade do avião B diminui bruscamente. e) não há feixe refletido no avião B. 16. (PUC RS) Quando uma ambulância se aproxima ou se afasta de um observador, este percebe uma variação na altura do som emitido pela sirene (o som percebido fica mais grave ou mais agudo). Esse fenômeno é denominado Efeito Doppler. Considerando o observador parado: a) O som percebido fica mais agudo à medida que a ambulância se afasta. b) O som percebido fica mais agudo à medida que a ambulância se aproxima. c) A frequência do som percebido aumenta à medida que a ambulância se aproxima. d) O comprimento de onda do som percebido aumenta à medida que a ambulância se aproxima. A escolha de quem pensa. 3

4 e) O comprimento de onda do som percebido é constante, quer a ambulância se aproxime ou se afaste do observador, mas a frequência do som emitido varia. 17. (PUC PR) Uma ambulância dotada de uma sirene percorre, numa estrada plana, a trajetória ABCDE, com velocidade de módulo constante de 50 km/h. Os trechos AB e DE são retilíneos e BCD um arco de circunferência de raio 20 m, com centro no ponto O, onde se posiciona um observador que pode ouvir o som emitido pela sirene: 18. (ITA) Um diapasão de frequência 400Hz é afastado de um observador, em direção a uma parede plana, com velocidade de 1,7 m/s. São nominadas: f 1, a frequência aparente das ondas não refletidas, vindas diretamente até o observador; f 2, a freqüência aparente das ondas sonoras que alcançam o observador depois de refletidas pela parede; e f3, a frequência dos batimentos. Sabendo que a velocidade do som é 340 m/s, os valores que melhor representam as frequências em hertz de f 1, f 2 e f 3 respectivamente, são: a) 392, 408 e 16. b) 396, 404 e 8. c) 398, 402 e 4. d) 402, 398 e 4. e) 404, 396 e (ITA) Ao passar pelo ponto A, o motorista aciona a sirene cujo som é emitido na frequência de 350 Hz. Analise as proposições a seguir: I) Quando a ambulância percorre o trecho AB, o observador ouve um som mais grave que 350 Hz. II) Enquanto a ambulância percorre o trecho BCD, o observador ouve um som de frequência igual a 350 Hz. III) À medida que a ambulância percorre o trecho DE, o som percebido pelo observador é mais agudo que o emitido pela ambulância, de 350 Hz. IV) Durante todo o percurso, a frequência ouvida pelo observador será de frequência igual a 350 Hz. Está correta ou estão corretas: a) IV. b) II e III. c) Apenas II. d) I e III. e) I e II. Um pesquisador percebe que a frequência de uma nota emitida pela buzina de um automóvel parece cair de 284 Hz para 266 Hz à medida que o automóvel passa por ele. Sabendo que a velocidade do som no ar é 330 m/s, qual das alternativas melhor representa a velocidade do automóvel? a) 10 m/s. b) 20 m/s. c) 5 m/s. d) 15 m/s. e) 9 m/s. 20. (ITA) Um violinista deixa cair um diapasão de frequência 440 Hz. A frequência que o violinista ouve na iminência do diapasão ao tocar no chão é 436 Hz. Determine, aproximadamente, a altura da queda, desprezando a resistência do ar. Gabarito 01. B 02. D 03. B 04. A 05. A 06. D 07. A 08. B 09. B 10. * 11. * 12. * 13. * 14. * 15. B 16. C 17. C 18. C 19. A 20. * 4 A escolha de quem pensa.

5 10. a) f = 48,6 Hz. b) t = 27 s. 11. f = 85 Hz. 12. a) Maior. À medida que a pessoa se aproxima da fonte, ela observa um aumento do número de frentes de onda passando por ela por unidade de tempo em relação à situação em que a pessoa se encontra parada, implicando num aumento da frequência. b) 18 m/s. 13. a) 165 Hz. b) 137,5 Hz. c) 150 Hz. d) m/s m/s. Anotações A escolha de quem pensa. 5