CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS

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1 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS Lista de Exercícios Física (Recuperação) / 2º ano Professor(a): Kamilla Data: / dezembro / De sonhos e Aluno(a): 01 -Técnicos em acústica utilizam o caráter ondulatório do som 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. Em qual fenômeno ondulatório se fundamenta essa tecnologia? a) Interferência. b) Polarização. c) Difração. d) Reverberação. e) Reflexão. 02 -A figura mostra um fenômeno ondulatório produzido em um dispositivo de demonstração chamado tanque de ondas, que neste caso são geradas por dois martelinhos que batem simultaneamente na superfície da água 360 vezes por minuto. Sabe-se que a distância entre dois círculos consecutivos das ondas geradas é 3,0 cm. também uma modulação na amplitude da onda resultante, modulação esta que apresenta uma frequência característica f 0. Essa oscilação na amplitude da onda resultante é denominada batimento. Pelos dados fornecidos, pode-se afirmar que a frequência de batimento produzida na interferência entre as ondas de frequências f 1 e f 2 é: a) 202 Hz b) 101 Hz c) 2,02 Hz d) 2,00 Hz e) 1,01 Hz 04- Dois pulsos, A e B, são produzidos em uma corda esticada que tem uma das extremidades fixada em uma parede, conforme mostra a figura abaixo. Pode-se afirmar que o fenômeno produzido é a a) interferência entre duas ondas circulares que se propagam com velocidade de 18 cm/s. b) interferência entre duas ondas circulares que se propagam com velocidade de 9,0 cm/s. c) interferência entre duas ondas circulares que se propagam com velocidade de 2,0 cm/s. d) difração de ondas circulares que se propagam com velocidade de 18 cm/s. e) difração de ondas circulares que se propagam com velocidade de 2,0 cm/s Um fenômeno bastante interessante ocorre quando duas ondas periódicas de frequências muito próximas, por exemplo, f 1 = 100 Hz e f 2 = 102 Hz, interferem entre si. A onda resultante tem uma frequência diferente daquelas que interferem entre si. Além disso, ocorre Depois de o pulso A ter sofrido reflexão no ponto da corda fixo na parede, ocorrerá interferência entre os dois pulsos. É CORRETO afirmar que a interferência entre esses dois pulsos é: a) destrutiva e, em seguida, os pulsos seguirão juntos, no sentido do pulso de maior energia. b) destrutiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu caminho, mantendo suas amplitudes originais. c) construtiva e, em seguida, os pulsos seguirão juntos, no sentido do pulso de maior energia. d) construtiva e, em seguida, cada pulso seguirá seu caminho, mantendo suas amplitudes originais. e) destrutiva e, em seguida, os pulsos deixarão de existir, devido à absorção de energia durante a interação Uma fila de carros, igualmente espaçados, de tamanhos e massas iguais faz a travessia de uma ponte com velocidades iguais e constantes, conforme mostra a figura abaixo. Cada vez que um carro entra na ponte, o impacto de seu peso provoca nela uma perturbação em forma de um pulso de onda. Esse pulso se propaga com velocidade de módulo 10 m/s no sentido de A para B. Como resultado, a ponte oscila, formando uma onda estacionária com 3 ventres e 4 nós. Considerando que o fluxo de carros produza na ponte uma oscilação de 1 Hz,

2 assinale a alternativa correta para o comprimento da ponte A figura mostra uma montagem para a obtenção de ondas estacionárias numa corda mantida tracionada entre uma haste vibrante presa a um alto-falante e uma barra B, passando por um orifício na barra A. a) 10 m. b) 15 m. c) 20 m. d) 30 m. e) 45 m. 06 -Sílvia e Patrícia brincavam com uma corda quando perceberam que, prendendo uma das pontas num pequeno poste e agitando a outra ponta em um mesmo plano, faziam com que a corda oscilasse de forma que alguns de seus pontos permaneciam parados, ou seja, se estabelecia na corda uma onda estacionária. A figura 1 mostra a configuração da corda quando Sílvia está brincando e a figura 2 mostra a configuração da mesma corda quando Patrícia está brincando. Se a distância entre as barras A e B é igual a 1,8 m e a velocidade de propagação da onda na corda é de 60 m/s, a frequência de vibração do alto-falante será, em Hz, igual a a) 33. b) 50. c) 60. d) 72. e) Uma corda de violão é posta a vibrar e são obtidos sucessivamente os dois estados estacionários ilustrados nas figuras a seguir: estado estacionário 1 estado estacionário 2 Calcule a razão f 1/f 2 entre a frequência f 1 do estado estacionário 1 e a frequência f 2 do estado estacionário 2. Considerando-se iguais, nas duas situações, as velocidades de propagação das ondas na corda, e chamando de f S e f P as frequências com que Sílvia e Patrícia, respectivamente, estão fazendo a corda oscilar, pode-se afirmar corretamente que a relação f S / f P é igual a a) 1,6. b) 1,2. c) 0,8. d) 0,6. e) 0, A figura abaixo representa uma configuração de ondas estacionárias propagando-se numa corda e produzidas por uma fonte que vibra com uma frequência de 150 Hz A cuíca é um instrumento musical, semelhante a um tambor, com uma haste de madeira presa no centro de uma membrana de couro, pelo lado interno. Friccionando a haste com um pedaço de tecido molhado e pressionando a parte externa da cuíca com o dedo, produz-se uma onda sonora de ronco característico. Quando essa onda sonora se propaga, a) sua velocidade diminui. b) sua amplitude aumenta. c) há transporte de matéria. d) aumenta a sua frequência. e) há propagação de energia. Determine o comprimento de onda e a velocidade de propagação dessas ondas O som é a propagação de uma onda mecânica longitudinal que se propaga apenas em meios materiais. O som possui qualidades diversas que o ouvido humano normal é capaz de distinguir. Associe corretamente as qualidades fisiológicas do som apresentadas na coluna da esquerda com as situações apresentadas na coluna da direita. Qualidades fisiológicas (1) Intensidade (2) Timbre (3) Frequência

3 Situações ( ) Abaixar o volume do rádio ou da televisão. ( ) Distinguir uma voz aguda de mulher de uma voz grave de homem. ( ) Distinguir sons de mesma altura e intensidade produzidos por vozes de pessoas diferentes. ( ) Distinguir a nota Dó emitida por um violino e por uma flauta. ( ) Distinguir as notas musicais emitidas por um violão A poluição sonora em grandes cidades é um problema de saúde pública. A classificação do som como forte ou fraco está relacionada ao nível de intensidade sonora I, medido em watt/m 2. A menor intensidade audível, ou limiar de audibilidade, possui intensidade I 0 = watt/m 2, para a frequência de 1000 Hz. A tabela a seguir mostra a relação do nível sonoro com o tempo máximo de exposição a ruídos. Com base nessa tabela, no texto e supondo que o ruído em uma avenida com trânsito congestionado tenha intensidade de 10 3 watt/m 2, considere as afirmativas a seguir. I. O nível sonoro para um ruído dessa intensidade é de 90 db. II. O tempo máximo em horas de exposição a esse ruído, a fim de evitar lesões auditivas irreversíveis, é de 4 horas. III. Se a intensidade sonora considerada for igual ao limiar de audibilidade, então o nível sonoro é de 1 db. IV. Sons de intensidade de 1 watt/m 2 correspondem ao nível sonoro de 100 db. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas De todas as ondas mecânicas da Natureza, as mais importantes no cotidiano são as ondas sonoras. Isso porque o ouvido humano possui uma sensibilidade impressionante, sendo capaz de detectar ondas sonoras até de intensidade muito baixa. Com base nos conhecimentos sobre Ondas Sonoras, é correto afirmar: a) As ondas sonoras são ondas transversais que necessitam de um meio para se propagar. b) A frequência de uma onda sonora é o fator principal que determina a amplitude de um som. c) É a altura que nos permite distinguir a mesma nota emitida por instrumentos diferentes, ainda que essa nota tenha a mesma intensidade nas duas emissões. d) As ondas sonoras geralmente se propagam em todas as direções a partir da fonte, com amplitudes que dependem da direção e da distância entre o ouvinte e a fonte. e) Quando existe um movimento relativo entre uma fonte sonora e um ouvinte, a frequência do som percebido pelo ouvinte é maior que a frequência do som emitido pela fonte Um conjunto musical é formado por diferentes instrumentos sonoros, que harmonizam seus sons e produzem melodias agradáveis. Às vezes, por um defeito no sistema de som, ocorre um ruído desagradável aos nossos ouvidos, produzido por vibrações irregulares. Em relação às qualidades fisiológicas do som, é correto afirmar que a altura do som: a) está relacionada com a frequência da onda sonora, ou seja, quanto maior a frequência mais agudo é o som. b) está relacionada com a amplitude da onda sonora; quanto mais alto maior a amplitude. c) é a qualidade que nos permite distinguir um som forte de um som fraco. d) é a qualidade que nos permite distinguir os vários instrumentos de um conjunto musical. e) está relacionada com a intensidade da onda sonora; todo som alto tem grande intensidade A mais importante forma de comunicação empregada pelos seres humanos é a fala, a qual está baseada na propagação de ondas sonoras no ar. O fenômeno conhecido como eco ocorre quando uma onda sonora é emitida por um observador sobre reflexão e retorna aos seus ouvidos após um intervalo de tempo de, pelo menos, t segundos, sendo este t o mínimo intervalo de tempo necessário para que um ser humano seja capaz de distinguir a onda refletida da onda original. Uma maneira interessante de produzir esse fenômeno é o tubo de eco (ver figura abaixo), um tubo cilíndrico de 18 m de comprimento e fechado em uma das extremidades. Um estudante posicionado na extremidade aberta do tubo e emitindo um som vocal perceberá claramente o fenômeno do eco. Por outro lado, se o comprimento do tubo cilíndrico fosse inferior a 18 m, o estudante não conseguiria distinguir os dois sons. Sabendo que a uma temperatura média de 30 C a velocidade do som é aproximadamente 350 m/s, afirmase que o tempo t é, em s, igual a: Fonte: com.br/produtos_ acustica.php. Acesso em 14/09/2013. a) 0,05 b) 0,10 c) 0,15 d) 0,20 e) 0,25

4 16 - Considere que o ouvido humano seja capaz de detectar dois sons que estejam separados no tempo por, no mínimo, 0,1 segundo. Como a velocidade do som no ar é 340 m/s, nesse tempo, o espaço percorrido pelo som será de 34 metros. A partir dessas informações, assinale a opção correta. a) Uma onda estacionária possui momento linear, mas não transfere energia. b) A reflexão de uma onda sonora por um obstáculo depende da frequência da onda emitida. c) Se uma pessoa que estiver a menos de 17 metros de um obstáculo emitir um som, ela não perceberá eco, ou seja, não detectará a reflexão do som no obstáculo. d) Se uma pessoa que estiver entre 17 m e 34 m de um obstáculo emitir um som, ela não perceberá eco se a onda refletida mantiver sua fase invariável. 17- Fisicamente, e para o mesmo meio de propagação, a diferença entre a onda sonora associada à nota musical dó e a onda sonora associada à nota musical ré sustenido, emitidas pelo mesmo instrumento, está: a) na velocidade das duas ondas. b) no fato de que os sustenidos representam ondas sonoras que não sofrem refração. c) na amplitude das duas ondas. d) no fato de que os sustenidos representam ondas sonoras que não sofrem reflexão. e) na frequência das duas ondas. fonte sonora e nosso ouvido, elas em parte, são barradas e o som é enfraquecido. 16. O encontro do som com as paredes que produzem reflexões múltiplas e se prolonga depois de cessada a sua emissão é o fenômeno conhecido como reverberação. 20- Para determinar a profundidade de um poço artesiano vazio, um estudante que se encontra próximo da abertura desse poço, liga uma fonte que emite onda sonora de frequência 100,0Hz e de comprimento de onda 1,5m. Considerando-se que, no poço, a temperatura seja constante e sabendo-se que o eco é registrado por um aparelho após 4,0s, determine a profundidade desse poço A maior sensibilidade do sistema auditivo humano ocorre para ondas sonoras com comprimento de onda no ar da ordem de 12 cm. Se a velocidade de propagação do som no ar é igual a 330 m/s, determine a frequência, em hertz, em que o sistema auditivo humano apresenta a maior sensibilidade As figuras representam as diferentes formas das ondas de certa nota musical produzidas por um violino, um piano e um diapasão, o que caracteriza o timbre de um som. 18- Ondas sonoras são ondas mecânicas produzidas por deformações provocadas pela diferença de pressão em um meio elástico. A respeito desse tipo de perturbação, é correto afirmar: a) quando uma onda sonora é emitida no ar e passa a propagarse na água, tem sua frequência diminuída. b) ondas sonoras de mesma frequência podem ter timbres diferentes. c) na refração de ondas sonoras não ocorre mudança do comprimento de onda. d) ondas sonoras propagam-se mais rapidamente no vácuo do que na matéria. e) quanto maior a frequência de uma onda sonora, mais grave é o som produzido O som é uma onda mecânica que se propaga num meio material. Sobre as ondas sonoras, assinale o que for correto. 01. O som se propaga melhor em lugares onde a atmosfera é mais densa, isto é, onde a pressão atmosférica é maior, tornando-o bem mais perceptível ao sentido auditivo. 02. A interferência sonora faz com que um corpo vibrante em contato com outro, que o segundo vibre na mesma frequência do primeiro. 04. A refração de uma onda consiste na passagem dessa onda de um meio para outro com a mudança de sua frequência. 08. As ondas sonoras se propagam somente em linha reta, portanto, quando é colocado um anteparo entre a (Emico Okuno et al. Física para Ciências Biológicas e Biomédicas, 1982.) Para que o sistema auditivo humano possa perceber o timbre, é necessário que ele discrimine a seguinte característica da onda sonora: a) intensidade. b) composição harmônica. c) velocidade de propagação. d) amplitude. e) energia Os seres humanos e muitos outros animais usam sons para se comunicar; contudo, alguns animais como os morcegos usam ondas sonoras para localizar suas presas. Para isso, o morcego emite uma onda sonora que é refletida na presa. Pelo tempo que a onda leva para retornar, ou seja, o tempo gasto até que o animal perceba o eco do som emitido, dá para se estimar a distância em que se encontra a presa. Esse processo é conhecido como ecolocalização. Os morcegos podem emitir ondas

5 sonoras extremamente agudas, cuja frequência pode chegar a Hz e velocidade de 340 m/s no ar. Considerando que o morcego está em repouso em relação à presa, se após emitir uma onda sonora um morcego percebe o eco após 0,02 s, qual a distância em que se encontra sua provável presa? 24 - Nos filmes de ficção científica, tal como Guerra nas estrelas, pode-se ouvir, nas disputas espaciais dos rebeldes contra o Império, zunidos de naves, roncos de motores e explosões estrondosas no espaço interestelar. Esse fenômeno constitui apenas efeitos da ficção e, na realidade, não seria possível ouvir o som no espaço interestelar devido ao fato de que as ondas sonoras a) possuem índice de refração dependentes do meio. b) se propagam apenas no éter, invisível a olho nu. c) necessitam de um meio para se propagarem. d) têm amplitude de frequência modulada Na Figura 6 estão representadas, fora de ordem, as seguintes ondas sonoras: a emitida por uma fonte estacionária; a refletida por um veículo que se aproxima dessa fonte; e a refletida por um veículo que se afasta dessa fonte. Analise as proposições sobre essas ondas sonoras e marque V para verdadeira e F para falsa. I. A onda B é a de menor amplitude. II. A onda A é a de menor frequência. III. Sendo o comprimento de onda, então, B > C > A. IV. Um observador junto à fonte detecta o efeito Doppler nas ondas A e B A persistência acústica do ouvido humano (tempo que o som emitido leva para se extinguir totalmente) é de, no mínimo, 0,1 s. Considerando que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, podemos concluir que uma pessoa ouve o eco (som refletido) de sua própria voz se estiver afastada do obstáculo refletor em, no mínimo: a) 6,8 m b) 10,2 m c) 17 m d) 24 m e) 34 m 27 - Ondas sonoras podem causar, em um observador, o que se chama de sensação auditiva. Para isso, é preciso que a frequência da onda esteja compreendida dentro do intervalo de 20 Hz a 20 khz. Acerca das ondas sonoras, julgue os itens a seguir, assinalando (V) para os verdadeiros e (F) para os falsos. ( ) O som é uma onda mecânica longitudinal, capaz de provocar a sensação auditiva. ( ) A velocidade de propagação do som depende da forma com que vibra a fonte emissora, dependendo, portanto, da frequência dessa fonte. ( ) A velocidade do som no ar geralmente sofre alteração quando ocorre absorção do som no ar. ( ) Quando uma onda sonora propaga-se em meios materiais diferentes, a frequência conserva-se, mas a velocidade e o comprimento da onda mudam. ( )Dez mil vibrações sonoras por segundo correspondem a uma frequência que pode ser classificada como um ultrassom. 28- Sobre os conceitos relativos a ondas sonoras e à propagação do som, assinale o que for correto. ( ) Uma onda sonora pode ser refletida, refratada, difratada e polarizada. ( ) O som necessita de meios materiais e elásticos para se propagar. ( ) A intensidade das ondas sonoras que se propagam no ar independe da energia dessas ondas. ( ) A altura do som é uma característica relacionada à sua frequência. Quanto maior for a frequência do som, mais agudo e alto será esse som. ( ) Quanto maior a densidade de um meio, maior é a dificuldade em retirar suas partículas da posição de equilíbrio, o que dificulta a propagação do som nesse meio Durante as obras para a construção de um edifício, um operário deixa cair um capacete de uma altura de 80 metros, o qual atinge uma placa de metal no solo, produzindo um som de intensidade igual a 10 4 W/m 2 e de frequência igual a 160 Hz. Considerando a velocidade do som no ar igual a 320 m/s, analise as afirmativas abaixo. ( ) A partir do momento da queda do capacete, o som do impacto deste com a placa de metal no solo será ouvido pelo operário no instante t = 0,25 s. ( ) O nível sonoro produzido no choque do capacete com a placa foi de 60 db. ( ) O comprimento de onda do som produzido foi de 2 m. ( ) Se a intensidade do som decair para 10 8 W/m 2, o nível sonoro diminuirá para a metade do nível original Um homem está parado a uma distância de L = 85 m de um paredão vertical bastante alto e largo (ver figura). O homem grita, e o som bate no paredão e retorna aos seus ouvidos na forma de eco. Se não há vento e a velocidade do som é de 340 m/s, em quanto tempo, após gritar, o homem pode escutar o eco de sua voz?