VELOCIDADE E FREQUÊNCIA DE ONDAS

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Raphael Prado Castro
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1 VELOCIDADE E FREQUÊNCIA DE ONDAS 1. Na escuridão, morcegos navegam e procuram suas presas emitindo ondas de ultrasom e depois detectando as suas reflexões. Estas são ondas sonoras com frequências maiores do que as que podem ser ouvidas por um ser humano. Depois de o som ser emitido através das narinas do morcego, ele poderia se refletir em uma mariposa, e então retornar aos ouvidos do morcego. Os movimentos do morcego e da mariposa em relação ao ar fazem com que a frequência ouvida pelo morcego seja diferente da frequência que ele emite. O morcego automaticamente traduz esta diferença em uma velocidade relativa entre ele e a mariposa. Algumas mariposas conseguem escapar da captura voando para longe da direção em que elas ouvem ondas ultra-sônicas, o que reduz a diferença de frequência entre o que o morcego emite e o que escuta, fazendo com que o morcego possivelmente não perceba o eco. (Halliday, Resnick e Walker, Fundamentos de Física, v. 2, 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, p. 131) Se a velocidade do som no ar é de 340 m/s e a frequência do som emitido pelo morcego é de 68 khz, o seu comprimento de onda vale a) 5,0 m b) 2,0 cm c) 5,0 mm d) 2, m e) 5, m 2. Vendo filmes de aventuras no mar Ricardo foi influenciado a se tornar capitão de navio de passageiros. O navio de Ricardo, parado em águas profundas, é atingido por uma crista de onda (elevação máxima) a cada T segundos. A seguir o navio é posto em movimento, na direção e no sentido de propagação das ondas e com a mesma velocidade delas. Nota-se, então, (veja a figura adiante) que ao longo do comprimento L do navio cabem exatamente 3 cristas. Qual é a velocidade do navio?

2 FONTE DA IMAGEM: USP a) L/3 T b) L/2 T c) L/T d) 2 L/T e) 3 L/T 3. (Mackenzie - ADAPTADO) Na figura adiante, representamos graficamente uma onda mecânica de 1kHz que se propaga no ar. Com relação a essa onda é correto afirmar que: a) o comprimento de onda é 0,85 m. b) o comprimento de onda é 0,17 m. c) a amplitude é 0,85 m. d) a amplitude é 0,17 m. e) a velocidade de propagação da onda é 340 m/s.

3 4. Fernanda se tornou ferroviária graças a influência de sua avó, que trabalhava como vendedora de passagens na estação da cidade natal. Uma martelada é dada na extremidade de um trilho por Fernanda. Na outra extremidade, encontra-se uma pessoa que ouve dois sons separados por um intervalo de tempo de 0,18s. O primeiro dos sons se propaga através do trilho com uma velocidade de 3400m/s, e o segundo através do ar, com uma velocidade de 340m/s. O comprimento do trilho em metros será de: a) 340m b) 68m c) 168m d) 170m e) 360m 5. Cristiane trabalha como radialista na KBBL devido a influência de seu pai, que era locutor famoso na década de 70. A KBBL opera na frequência de 100MHz. Admitindo que a velocidade de propagação das ondas de rádio no ar seja de km/s, o comprimento de onda emitida por essa emissora é, aproximadamente, de: a) 3,0 m b) 3,0 dm c) 3,0 cm d) 3,0 mm e) 3,0 nm 6. A velocidade de propagação v de um pulso transversal numa corda depende da força de tração T com que, a corda é esticada e de sua densidade linear d (massa por unidade de comprimento): v= (T/d). Um cabo de aço, com 2,0m de comprimento e 200g de massa é esticado com força de tração de 40N. A velocidade de propagação de um pulso nesse cabo é, em m/s: a) 1,0 b) 2,0 c) 4,0 d) 20 e) 40

4 7. (Uerj - ADAPTADO) Mônica trabalha no laboratório de ondas magnéticas na faculdade. Ela seguiu os passos da tia, que também trabalha no mesmo laboratório. Elas estão examinando as propagações de certas ondas. A velocidade de propagação de uma onda ou radiação eletromagnética, no ar, é cerca de 3,0 10 km/s. A tabela a seguir mostra, em metros, a ordem de grandeza do comprimento de onda (λ), associado a algumas radiações eletromagnéticas. Uma onda eletromagnética de frequência 2, Hz, que se propaga na atmosfera, corresponderá à radiação classificada como: a) raios X b) luz visível c) microonda d) onda de rádio 8. Agora Mônica está estudando as ondas em tanques de água. Para se estudar as propriedades das ondas num tanque de água, faz-se uma régua de madeira vibrar regularmente, tocando a superfície da água e produzindo uma série de cristais e vales que se propagam da esquerda para a direita.

5 A régua toca a superfície da água 10 vezes em 5,0 segundos, e duas cristas consecutivas da onda ficam separadas de 2,0 centímetros. A velocidade de propagação da onda é: a) 0,5 cm/s. b) 1,0 cm/s. c) 2,0 cm/s. d) 4,0 cm/s. e) 8,0 cm/s. 9. Amanda, assim como sua prima mais velha e sob influência desta, é fonoaudióloga e está fazendo um experimento com som no ar. O intervalo de frequências do som audível é de 20 Hz a 20 khz. Considerando que a velocidade do som no ar é aproximadamente 340 m/s, determine o intervalo correspondente de comprimentos de onda sonora no ar, em m. a) 2,5 x 10-3 a 2,5 b) 5,8 x 10-3 a 5,8 c) 8,5 x 10-3 a 8,5 d) 17 x 10-3 a 17 e) 37 x 10-3 a Agora Amanda está fazendo experimentos com ondas estacionárias. Em uma onda sonora estacionária, no ar, a separação entre um nodo e o ventre mais próximo é de 0,19m. Considerando-se a velocidade do som no ar igual a 334m/s, qual é o valor aproximado da frequência dessa onda?

6 a) 1760 Hz b) 880 Hz c) 586 Hz d) 440 Hz e) 334 Hz 11. Qual a frequência do som, em Hz, cuja onda tem 2,0m de comprimento e se propaga com uma velocidade de 340m/s? a) 340 Hz b) 680 Hz c) 170Hz d) 510 Hz e) 100Hz 12. (Fgv - ADAPTADO) O ar. A folha. A fuga. No lago, um círculo vago. No rosto, uma ruga. (Guilherme de Almeida) Um peixe, pensando que se tratava de um inseto sobre a água, belisca quatro vezes a folha durante o tempo de um segundo, produzindo quatro ondulações de mesmo comprimento de onda. Uma vez que a propagação de um pulso mecânico na água do lago ocorre com velocidade 2,0 m/s, o comprimento de onda de cada abalo produzido é, em m: a) 0,5. b) 1,0. c) 2,0. d) 4,0. e) 8, A figura a seguir ilustra uma onda mecânica que se propaga numa velocidade 3,0 m/s e frequência:

7 FONTE DA IMAGEM: MACKENZIE a) 1,5 Hz. b) 3,0 Hz. c) 5,0 Hz. d) 6,0 Hz. e) 10,0 Hz. 14. (Pucsp - ADAPTADO) Clarisse é animadora de festas por influência do pai que possui uma empresa especializada nesse assunto. Ela está brincando de corda com a garotada. Na figura está representado, em um determinado instante, o perfil da corda de Clarisse por onde se propaga uma onda senoidal. Sabe-se que a frequência de propagação da onda é de 1,5hertz. O comprimento de onda e a velocidade de propagação da onda na corda são, respectivamente: a) 6 cm e 18 cm/s b) 12 cm e 18 cm/s c) 12 cm e 8 cm/s d) 4 cm e 8 cm/s e) 4 cm e 6 cm/s

8 15. Influenciado pelo pai, que é maestro, Ronaldo decidiu se tornar instrumentista em uma orquestra. Ele está com um diapasão na mão. Um diapasão utilizado para afinação de instrumentos vibra numa frequência de 500 Hz. Supondo a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, podemos afirmar, com certeza, que a onda sonora produzida pelo diapasão, ao se propagar no ar: a) tem menos de 1,0 metro de comprimento. b) tem período de 0,5 segundo. c) tem amplitude maior do que 1,0 metro. d) move-se mais rapidamente do que se moveria na água. e) percorre 160 metros em 1,0 segundo. GABARITO: 1) C. 2) B. 3) E. 4) B. 5) A. 6) D. 7) C. 8) D. 9) D. 10) D. 11) C. 12) A. 13) E. 14) B.

9 15) A.

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