FÍSICA Professor: João Macedo

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1 FÍSIC Professor: João Macedo luno(a): 03 12/08/ Quem viaja para a mazônia poderá ver o boto cor-de-rosa que, de acordo com famosa lenda local, se transforma em um belo e sedutor rapaz. Botos e golfinhos são capazes de captar o reflexo de sons emitidos por eles mesmos, o que lhes permite a percepção do ambiente que os cerca, mesmo em águas escuras. O fenômeno ondulatório aplicado por esses animais é denominado a) eco e utiliza ondas mecânicas. b) eco e utiliza ondas eletromagnéticas. c) radar e utiliza ondas elétricas. d) radar e utiliza ondas magnéticas. e) radar e utiliza ondas eletromagnéticas. 02. O eco é um fenômeno que consiste em se escutar um som após a reflexão da onda sonora emitida. Suponha que você e seu amigo encontrem-se separados 60 metros entre si, e ambos a 40 metros de um obstáculo, perpendicular ao solo, que pode refletir ondas sonoras. Se seu amigo emitir um som, você perceberá que o intervalo de tempo entre o som refletido e o som direto será aproximadamente, em segundos, de Dado: velocidade do som no ar V = 340 m/s Determine o instante em que a superposição da onda incidente com a refletida tem a forma mostrada na figura 2, com altura máxima de 4,0 cm. 05. figura representa as cristas de uma onda propagando-se na superfície da água em direção a uma barreira. É correto afirmar que, após a reflexão na barreira, a) a frequência da onda aumenta. b) a velocidade da onda diminui. c) o comprimento da onda aumenta. d) o ângulo de reflexão é igual ao de incidência. e) o ângulo de reflexão é menor que o de incidência. a) 0,12 b) 0,20 c) 0,50 d) 0,80 e) 1,80 TEXTO PR PRÓXIM QUESTÃO: Todos os métodos de diagnose médica que usam ondas ultrassônicas se baseiam na reflexão do ultrassom nas interfaces (superfícies de separação entre dois meios) ou no efeito Doppler produzido pelos movimentos dentro do corpo. informação diagnóstica sobre a profundidade das estruturas no corpo pode ser obtida enviando um pulso de ultrassom através do corpo e medindo-se o intervalo de tempo entre o instante de emissão do pulso e o de recepção do eco. Uma das aplicações do efeito Doppler é examinar o movimento das paredes do coração, principalmente dos fetos. Para isso, ondas ultrassônicas de comprimentos de onda de 0,3 mm são emitidas na direção do movimento da parede cardíaca. Como boa aproximação, a velocidade do ultrassom no corpo humano vale 1500 m/s. 03. Num exame oftalmológico, detectou-se um eco proveniente de um elemento estranho no humor vítreo. O intervalo de tempo entre o pulso emitido e o eco recebido foi de 0,01 ms. que distância da córnea se localiza o corpo estranho? a) 0,45 cm b) 0,55 cm c) 0,65 cm d) 0,75 cm 06. s diferentes cores de certas flores existentes na natureza, de certa forma, servem para atrair os agentes polinizadores, como abelhas, pássaros etc. Com relação às diferentes cores dos objetos existentes na natureza, e também com relação à propagação da luz em meios homogêneos e isotrópicos, é correto afirmar: 01) Se enxergamos uma determinada superfície, na cor vermelha quando iluminada pela luz solar, é porque essa superfície absorve predominantemente a luz vermelha contida na luz solar. 02) Se dois feixes de luz monocromática possuírem o mesmo comprimento de onda em dois meios transparentes de diferentes índices de refração, então esses dois feixes de luz possuem frequências diferentes. 04) Se um feixe de luz monocromática atravessar dois meios transparentes de índices de refração diferentes, então o feixe terá a mesma frequência nos dois meios somente se incidir perpendicularmente sobre a superfície dos meios. 08) Se um feixe de luz monocromática atravessar dois meios transparentes, mas de índices de refração diferentes, então esse feixe de luz terá velocidade de propagação diferente em cada meio. 16) Quanto maior for a frequência de uma onda luminosa, maior será sua velocidade de propagação em um mesmo meio. 07. Na figura a seguir é mostrada uma piscina que possui uma metade mais funda que a outra. Um trem de frentes de ondas planas propaga-se da parte rasa para a parte mais funda. Observe a figura e analise as afirmativas a seguir. 04. Uma onda na forma de um pulso senoidal tem altura máxima de 2,0 cm e se propaga para a direita com velocidade de 1, cm/s, num fio esticado e preso a uma parede fixa (figura 1). No instante considerado inicial, a frente de onda está a 50 cm da parede. 1

2 I. velocidade da onda é maior na metade mais funda da piscina; II. frequência da onda é a mesma nas duas metades da piscina; III. figura ilustra o fenômeno ondulatório denominado difração; IV. onda sofre uma inversão de fase ao passar para a metade mais profunda; Marque a alternativa correta: a) I e II. b) penas I. c) I, II e III. d) II e IV. e) I, II e IV. 08. Rafael e Joana observam que, após atravessar um aquário cheio de água, um feixe de luz do Sol se decompõe em várias cores, que são vistas num anteparo que intercepta o feixe. Tentando explicar esse fenômeno, cada um deles faz uma afirmativa: Rafael: "Isso acontece porque, ao atravessar o aquário, a frequência da luz é alterada." Joana: "Isso acontece porque, na água, a velocidade da luz depende da frequência." 11. Uma onda de rádio se propaga no vácuo. Sua frequência e seu comprimento de onda valem, respectivamente, 50 MHz e 6,0 m. velocidade dessa onda na água vale 2,25 x 10 8 m/s. Então, podemos afirmar que, na água, sua frequência e seu comprimento de onda valerão, respectivamente: a) 22,5 MHz e 10 m b) 25 MHz e 9,0 m c) 37,5 MHz e 6,0 m d) 45 MHz e 5,0 m e) 50 MHz e 4,5 m 12. o diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que a) ambas as afirmativas estão certas. b) penas a afirmativa de Rafael está certa. c) ambas as afirmativas estão erradas. d) apenas a afirmativa de Joana está certa. 09. Um feixe estreito de luz monocromática, propagando-se inicialmente no ar, penetra em um meio transparente, formando ângulos de 60º e 30º com a normal, como ilustrado na figura a seguir. Dados: Índice de refração do ar = 1,00 Velocidade da luz no ar = m/s Comprimento de onda da luz no ar = 633 nm Calcule o comprimento de onda da luz no novo meio. 10. figura a seguir mostra uma onda transversal periódica, que se propaga com velocidade v 1 = 8 m/s em uma corda B, cuja densidade linear é µ 1. Esta corda está ligada a uma outra BC, cuja densidade é µ 2, sendo que a densidade de propagação da onda nesta segunda corda é v 2 = 10 m/s. O comprimento de onda quando se propaga na corda BC é igual a: Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno descrito no texto? a) o se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas. b) o gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito. c) o encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar. d) o ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta. e) o emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz com que uma taça de cristal se despedace. 13. No imóvel representado, as paredes que delimitam os ambientes, bem como as portas e janelas, são isolantes acústicos. s portas externas e janelas estão fechadas e o ar em seu interior se encontra a uma temperatura constante, podendo ser considerado homogêneo. a) 7 m b) 6 m c) 5 m d) 4 m e) 3 m 2

3 Uma pessoa, junto à pia da cozinha, consegue conversar com outra, que se encontra no interior do quarto, com a porta totalmente aberta, uma vez que, para essa situação, é possível ocorrer com as ondas sonoras, a a) reflexão, apenas. b) difração, apenas. c) reflexão e a refração, apenas. d) reflexão e a difração, apenas. e) reflexão, a refração e a difração. 14. Uma estação de rádio emite ondas médias na faixa de 1 MHz com comprimento de onda de 300 m. Essa radiação contorna facilmente obstáculos como casas, carros, árvores etc. devido ao fenômeno físico da a) difração. b) refração. c) reflexão. d) interferência. e) difusão. 15. Você já sabe que as ondas sonoras têm origem mecânica. Sobre essas ondas, é certo afirmar que: a) em meio ao ar, todas as ondas sonoras têm igual comprimento de onda. b) a velocidade da onda sonora no ar é próxima a da velocidade da luz nesse meio. c) por resultarem de vibrações do meio na direção de sua propagação, são chamadas transversais. d) assim como as ondas eletromagnéticas, as sonoras propagam-se no vácuo. e) assim como as ondas eletromagnéticas, as sonoras também sofrem difração. 16. s ambulâncias, comuns nas grandes cidades, quando transitam com suas sirenes ligadas, causam ao sentido auditivo de pedestres parados a percepção de um fenômeno sonoro denominado efeito Doppler. Sobre a aproximação da sirene em relação a um pedestre parado, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o efeito sonoro percebido por ele causado pelo efeito Doppler. a) umento no comprimento da onda sonora. b) umento na amplitude da onda sonora. c) umento na frequência da onda sonora. d) umento na intensidade da onda sonora. e) umento na velocidade da onda sonora. 17. Leia o trecho a seguir. Meteorito despenca sobre a Rússia e população vive momentos de pânico Centenas de pessoas ficam feridas com vidro quebrado pelo impacto do meteoroide contra a atmosfera Às 9h20 (1h20 em Brasília), um objeto em alta velocidade foi observado nos céus de Chelyabinsk, deixando um grande rastro atrás de si. No prazo de dois minutos, houve dois estrondos, disse Yuri Burenko, funcionário do setor de emergência, por meio de nota. onda de choque quebrou vidros em Chelyabinsk, em uma série de cidades da região, disse ele. (Disponivel em: it=meteorito-despenca-sobre-a-russia-epopulacao-vive-momentos-de-panico) O fenômeno associado aos vidros partidos pelo som intenso e por serem esses vidros sensíveis à frequência da onda sonora recebe o nome de a) difração. b) ressonância. c) reverberação. d) efeito Doppler. 18. Um recurso muito utilizado na medicina é a ecografia Doppler, que permite obter uma série de informações úteis para a formação de diagnósticos, utilizando ultrassons e as propriedades do efeito Doppler. No que se refere a esse efeito, é correto afirmar: a) frequência das ondas detectadas por um observador em repouso em um certo referencial é menor que a frequência das ondas emitidas por uma fonte que se aproxima dele. b) O movimento relativo entre fonte e observador não afeta o comprimento de onda detectado por ele. c) O efeito Doppler explica as alterações que ocorrem na amplitude das ondas, devido ao movimento relativo entre fonte e observador. d) O efeito Doppler é um fenômeno que diz respeito tanto a ondas mecânicas quanto a ondas eletromagnéticas. e) O movimento relativo entre fonte e observador altera a velocidade de propagação das ondas. 19. exposição prolongada aos raios ultravioleta (UV) podem causar danos à pele, contudo, com algumas recomendações, a ação desses mesmos raios torna possível a produção de vitamina D, que auxilia na obtenção de cálcio dos alimentos. Nessa situação, assinale a alternativa correta que completa a lacuna da frase a seguir. recomendação pelos médicos de usar filtros solares está ligada a que os mesmos diminuem a(o) dos raios ultravioletas. a) frequência b) intensidade c) comprimento de onda d) amplitude 20. Na figura a seguir, é representado o espectro eletromagnético, nome dado ao ordenamento das ondas eletromagnéticas por frequência ou por comprimento de onda. luz visível corresponde a uma fatia estreita desse espectro. queda de um meteorito sobre os Montes Urais na manhã de ontem deixou cerca de 1,1 mil pessoas feridas, provocou pelo menos uma forte explosão e causou pânico na população local. maioria dos feridos foi atingida por estilhaços de vidro que se quebrou em razão da onda expansiva provocada pela queda do corpo celeste. nalise, então, as afirmativas: I. Todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade no vácuo. II. frequência das ondas de rádio é menor que a frequência da luz visível. III. frequência da luz conhecida como infravermelho pode provocar bronzeamento e causar o câncer de pele. 3

4 Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III. 21. É difícil imaginarmos, em nosso cotidiano, até que ponto somos banhados por radiações eletromagnéticas das variadas frequências do espectro. Podemos dizer que o Sol é uma das fontes de radiações predominantes que definem o meio ambiente no qual nós, como uma espécie, temos evoluído e nos adaptado. Somos também banhados por radiações de rádio, televisão, micro-ondas de sistema de radar e de sistemas de telefonia, bem como radiações provenientes de lâmpadas, máquinas de raios X, relâmpagos, ondas provenientes de motores aquecidos, de estrelas distantes, de materiais radioativos e de outras galáxias. Com os fundamentos das teorias sobre ondas eletromagnéticas, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01) Uma onda eletromagnética pode ser desviada por um campo magnético. 02) Em um meio não dispersivo, a frequência da luz depende da velocidade. 04) No vácuo, a velocidade da luz não depende do comprimento de onda e nem da frequência. 08) Em meio dispersivo, a velocidade da luz depende da frequência. 16) No vácuo, a velocidade da luz depende da velocidade da fonte. 22. coloração do céu deve-se à dispersão da luz do Sol pelas partículas que compõem a atmosfera. Observamos que o céu é azul exceto quando o Sol encontra-se na linha do horizonte, no crepúsculo, quando sua cor é avermelhada. Lord Rayleigh mostrou que a intensidade I de luz espalhada é proporcional à quarta potência da frequência (I f 4 ). O comprimento de onda do azul e do vermelho são, respectivamente, da ordem de 400 nm e 720 nm. razão entre as intensidades dispersadas da luz azul pela da vermelha é de, aproximadamente, a) 0,1 b) 0,3 c) 1,8 d) 3,2 e) 10,5 23. Ondas eletromagnéticas estão presentes no dia. Por exemplo, ondas de TV, ondas de rádio, ondas de radar etc. Essas ondas são constituídas por campos elétricos e magnéticos mutuamente perpendiculares, como mostra o diagrama a seguir. ( ) ( ) ao passar para um outro meio homogêneo e linear, a frequência e a velocidade mudam, enquanto que o comprimento de onda não ( ) ( ) pode ser gerada em fornos de micro-ondas. ( ) ( ) é difratada, ao passar por uma fenda de, aproximadamente, 6m 24. Sabe-se que a função do ouvido é converter uma fraca onda mecânica que se propaga no ar em estímulos nervosos; sabe-se, ainda, que os métodos de diagnose média que usam ondas ultrassônicas baseiam-se na reflexão do ultrassom ou no efeito Doppler, produzido pelos movimentos dentro do corpo. Com base em conhecimentos a respeito de ondas, julgue os itens adiante. (0) No processo de interferência entre duas ondas, necessariamente, uma delas retarda o progresso da outra. (1) O efeito Doppler não é determinado apenas pelo movimento da fonte em relação ao observador, mas também por sua velocidade absoluta em relação ao meio no qual a onda se propaga. (2) Nos instrumentos musicais de corda, os sons estão relacionados com a frequência de vibração de cada corda; quanto maior a frequência de vibração de cada corda; quanto maior a frequência de vibração, mais grave será o som produzido. (3) Um concerto ao ar livre está sendo transmitido, ao vivo, para todo o mundo, em som estéreo, por um satélite geoestacionário localizado a uma distância vertical de km da superfície da Terra. Quem estiver presente ao concerto, sentado a 350 m do sistema de alto-falantes, escutará a música antes de um ouvinte que resida a km do lugar da realização do concerto. 25. O caráter ondulatório do som pode ser utilizado para eliminação, total ou parcial, de ruídos indesejáveis. Para isso, microfones captam o ruído do ambiente e o enviam a um computador, programado para analisá-lo e para emitir um sinal ondulatório que anule o ruído original indesejável. O fenômeno ondulatório no qual se fundamenta essa nova tecnologia é a: a) interferência. b) difração. c) polarização. d) reflexão. e) refração. GBRITO 01. [] O fenômeno em questão é o eco, ocorrido pelo som, que é uma onda eletromagnética. 02. [] figura a seguir ilustra os dois percursos realizados pelo som. onda eletromagnética representada no diagrama, que está se propagando em um meio homogêneo e linear, com velocidade igual a 3, m/s, ( ) possui frequência de Hz. ( ) ao passar para um outro meio homogêneo e linear, a frequência e a velocidade mudam, enquanto que o comprimento de onda não ( ) pode ser gerada em fornos de micro-ondas. ( ) é difratada, ao passar por uma fenda de, aproximadamente, 6m ( ) ( ) possui frequência de Hz. Para o som direto a distância percorrida é distância entre você e o seu amigo: D dir = 60 m. Para o som refletido temos: d = d = 50 m

5 Como o ângulo de incidência é igual ao de reflexão: d 1 = d 2 = 50 m. distância percorrida é, então, D reflet = d 1 + d 2 = 100 m. diferença de percurso é: D = = 40 m. O intervalo de tempo entre as recepções dos dois sons é: D 40 t = = t = 0,12 s. V [D] Dados: v = m/s; t = 0,01 ms = 10 5 s. Como se trata de reflexão, a distância percorrida pelo pulso sonoro é 2d (ida e volta), onde d é a distância pedida. Da Cinemática: S = v t 2d = d = = 7,5 10 m d = 0,75 cm O instante é t = 6, s 05. [D] = [] 08. [D] 09. λ = 365 nm 10. [C] 11. [E] 12. [] O fenômeno ilustrado na figura é a difração. Esse fenômeno ocorre quando uma onda contorna um obstáculo, como o som contornando um muro, permitindo que um menino ouça a conversa de seus colegas escondidos atrás do muro. 13. [D] Pode ocorrer reflexão nas paredes ou difração (contorno de um obstáculo). 14. [] Difração é um fenômeno exclusivamente ondulatório. Ocorre quando uma onda contorna um obstáculo ou atravessa fendas. difração é mais acentuada quando as dimensões do obstáculo têm a mesma ordem de grandeza do comprimento de onda. 15. [E] a) Falso. O comprimento de onda depende da frequência b) Falso: Luz km/s; Som 340m/s c) Por resultarem de vibrações do meio na direção de sua propagação, são chamadas transversais d) Falso. s ondas sonoras são mecânicas e precisam de um meio material para propagar-se e) Verdadeiro. Toda onda pode difratar dependendo do tamanho do obstáculo comparado com o comprimento da onda 17. [B] Quando uma onda de frequência f atinge um sistema de frequência vibração natural também igual a f, esse sistema absorve energia da onda, aumentando a amplitude de vibração das partículas, podendo chegar ao colapso. Esse fenômeno é chamado ressonância. 18. [D] O efeito Doppler é um fenômeno ondulatório, valendo, portanto, para ondas mecânicas ou eletromagnéticas. 19. [B] Os filtros solares absorvem parte da radiação, diminuindo a Intensidade da radiação que atinge a pele. 20. [D] I. Correta. No vácuo todas as radiações eletromagnéticas 8 propagam-se com velocidade c = 3 10 m / s. II. Correta. Pela tabela dada. III. Incorreta. O bronzeamento e câncer de pela são causados por raios ultravioleta = 12 01) Errada. Tanto o campo elétrico como o campo magnético só exercem força sobre partículas eletrizadas. Ondas eletromagnéticas são compostas por fótons, partículas sem massa e sem carga, não sofrendo, portanto, força desses campos. 02) Errada. frequência só depende da fonte emissora. 04) Correta. No vácuo a velocidade da luz é a mesma para todas as radiações eletromagnéticas. 08) Correta. Em meios dispersivos, radiações de maior frequência propagam-se com velocidades menores. Haja vista que, para a luz visível, a radiação violeta (de maior frequência) tem menor velocidade de propagação que a radiação vermelha (de menor frequência). 16) Errada. velocidade de uma onda só depende das características da própria onda e das condições do meio. 22. [E] Sejam I e I V, as intensidades dispersadas por cada uma das radiações azul e vermelha, respectivamente. Da equação fundamental da ondulatória: v = λ f f = v λ. Conforme o enunciado: I f v λ V λ V 720 = = = = = IV fv λ v λ 400 I = 10,5. I B 23. V F F V 24. F V F F 25. [] ( 1, 8 ) [C] Quando há aproximação relativa entre o ouvinte e a ambulância, o som se torna mais agudo, portanto, ocorre aumento na frequência da onda sonora percebida pelo pedestre. 5