Oscilações e Ondas - Exercícios

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1 Oscilações e Ondas - Exercícios Professor Walescko 10 de outubro de Uma partícula descreve MHS de período 4,0 s e amplitude 10 cm. O módulo de sua velocidade, ao passar por um ponto da trajetória cuja elongação é 6,0 cm, vale: (a) 64 π cm/s. (b) 32 π cm/s. (c) 16 π cm/s. (d) 8,0 π cm/s. (e) 4,0 π cm/s. 2. (PUCCAMP - SP) Uma partícula executa MHS. Nos pontos de inversão, a velocidade é nula e a aceleração: (a) muda de sentido (b) é nula (c) é máxima em valor absoluto. (d) é mínima em valor absoluto. (e) nenhuma das anteriores 3. (FURG - RS) Um pêndulo simples de comprimento L e massa m efetua 100 oscilações por minuto. Se quadruplicarmos o comprimento do pêndulo, o número de oscilações por minuto será: (a) 25. (b) 50. (c) 100. (d) 200. (e) (Unissinos - RS) Há 100 anos, em 1895, Röentgen descobriu os raios-x. Desde então, sua utilização, especialmente em diagnose médica, tem sido intensa. A respeito dos raios X afirma-se que: I São ondas eletromagnéticas. II Propagam-se, no vácuo, com velocidade igual à da luz. III São fótons cuja freqüência é maior do que a freqüência da luz. Das afirmativas: (a) somente I é correta. (b) somente II é correta (c) apenas I e II são corretas. (d) apenas I e III são corretas. (e) I, II e III são corretas. 5. Analise cada uma das afirmações relacionadas com fenômenos ondulatórioss e indique se são verdadeiras (V) ou falsas (F). ( ) No vácuo, todas as ondas eletromanéticas têm o mesmo comprimento. ( ) Uma onda eletromagnética que se propaga em difetrentes meios mantém constante a sua velocidade. ( ) A luz do Sol é polarizável. Quais são, na ordem, as indicações corretas? (a) V - V - F (b) V - F - V (c) F - V - F (d) F - V - V (e) F - F - V 6. O gráfico a seguir mostra a variação da elongação de uma onda transversal com a distância percorrida por ela. 1

2 8. As ondas eletromagnéticas propagam-se no ar com uma velocidade de 3,0 x 10 8 m/s. uma emissora de rádio que emite ondas de 30 m de comprimento tem uma freqüência, em hertz, de (a) 1, 0 x 10 7 (b) 1, 5 x 10 7 (c) 3, 0 x 10 7 (d) 4, 0 x 10 7 (e) 9, 0 x 10 7 O comprimento de onda e a amplitude dessa onda valem, respectivamente (a) 3 cm e 2 cm. (b) 4 cm e 4 cm. (c) 4 cm e 2 cm. (d) 3 cm e 4 cm. (e) 2 cm e 2 cm. 7. A figura abaixo representa uma onda de 2 Hz de freqüência. 9. Som mais agudo é som de (a) maior intensidade. (b) menor intensidade. (c) menor freqüência. (d) maior freqüência. (e) maior velocidade de propagação. 10. A tabela apresenta a freqüência f dos sons fundamentais de notas musicais produzidas por diapasões e que se propagam no ar. Som f (Hz) dó 264 ré 297 mi 330 fá 352 sol 396 lá 440 si 495 A velocidade de propagação dessa onda e o seu período correspondem, respectivamente, a (a) 8 m/s e 0,5 s. (b) 8 m/s e 2 s. (c) 2 m/s e 2 s. (d) 2 m/s e 0,5 s. (e) 0,5 m/s e 0,5 s. Considerando esses dados, selecione a alternativa que completa corretamente as lacunas da afirmação abaixo. Do som mais agudo ao som mais grave, as ondas têm um aumento progressivo do(a).... O comprimento de onda do som lá é... do que do som mi. (a) período - menor. (b) período - maior. (c) altura - maior. (d) freqüência - maior. (e) freqüência - menor. 2

3 11. Comparando duas notas, dó e ré, que se seguem na escala musical, podemos concluir que (a) ambas notas se propagam com a mesma velocidade cum determinado meio. (b) dó possui mais energia do que ré. (c) a freqüência de dó é maior do que a freqüência de ré. (d) o comprimento de onda de amabas as notas é o mesmo. (e) a nota dó é mais aguda do que a nota ré. 12. Entre as ondas eletromagnéticas mencionadas na tabela abaixo, identifique a que tem maior comprimento de onda e a que apresenta a maior energia de um fóton associado à onda, respctivamente, Onda eletromagnética infravermelho microondas Raios X Ultravioleta (a) microondas - raio X (b) ultravioleta - raio X (c) microondas - infravermelho (d) ultravilleta - infravermelho (e) raios X - infravermelho 13. Ondas eletromagnéticas (a) de mesmo comprimento de onda não podem apresentar o fenômeno de interferência. (b) podem propagar-se no vácuo. (c) apresentam um campo magnético variável paralelo a sua direção de propagação. (d) de diversos tipos apresentam a mesma freqüência no vácuo. (e) não são polarizáveis. 14. Das afirmações seguintes, apenas uma não é correta. Assinale-a. (a) No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas se propagam com a mesma velocidade. (b) Uma onda apresenta velocidade de propagação de 400 m/s e freqüência de 40 Hz, seu comprimento de onda é de 10 m. (c) O número de frentes de ondas que passam por um ponto na unidade de tempo édenominado de freqüência. (d) As ondas podem ser longitudinais e transversais. (e) A propagação de onda envolve sempre e necessariamente transporte de energia e matéria. 15. As cores azul, verde e vermelho estão, na ordem crescente de seus comprimentos de onda. São cores monocromáticas, produzidas por três diferentes lasers. Qual das alternativas coloca essas cores em ordem crescente de suas freqüências? (a) azul - verde - vermelho (b) azul - vermelho - verde (c) vermelho - verde - azul (d) vermelho - azul - verde (e) verde - azul - vermelho 16. Considere as afirmações abaixo. I O som se propaga no ar com uma velocidade de aproxiamdamente 340 m/s II As velociades de propagação do som no ar e no vácuo são aproximadamente iguais. III O eco é devido à reflexão do som. Quais são corretas? (b) Apenas I e II. (c) Apenas I e III. (d) Apenas II e III. (e) I., II e III. 17. O que permite nossos ouvidos distingüir sons de mesma freqüência emitidos por instrumentos musicais diferentes, é a característica sonora denominada (a) batimento. (b) ressonância. (c) intensidade. 3

4 (d) timbre. (e) altura. 18. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo. Ondas acústicas em meios fluidos são oscilações... de compressão e rarefação. Quando a freqüência dessas ondas está entre os limites aproximados de 20 Hz e Hz, elas provocam sensações sonoras em seres humanos. As ondas acústicas de freqüência superior a Hz são chamadas de... e são amplamente utilizadas na medicina. (a) longitudinais - infra-sons. (b) longitudinais - ultra-sons. (c) transversais - raios X. (d) transversais - infra-sons. (e) transversais - ultra-sons. 19. Associe as caracteristicas das ondas sonoras aos sons fundamentais das três notas musicais (coluna dos parênteses) produzidas por diapasões e propagadas no ar. I dó (264 Hz). II mi (330hz). III lá (440 Hz). ( ) maior comprimento de onda. ( ) mais agudo. A relação numérica, de cima para baixo, nos parênteses, que estabelece a seqüência de associações corretas é (a) I - II (b) I - III (c) II - I (d) III - I (e) III - II (b) Volta. (c) Joule. (d) fotoelétrico. (e) de reverberação. 21. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no parágrafo abaixo, na ordem em que elas aparecem. Os radares usados para a medida da velocidade dos automóveis em estradas têm como príncipio de funcionamento o chamado efeito Doppler. O radar emite ondas eletromagnéticas que retornam a ele após serem refletidas no automóvel. A velocidade relativa entre o automóvel e o radar é determinada, então, a partir da diferença de... entre as ondas emitida e refletida. Em um radar estacionado à beira da estrada, a onda refletida por um automóvel que se aproxima apresenta... freqüência e... velociade, comparativamente à onda emitida pelo radar. (a) velocidades - igual - maior. (b) freqüências - menor - igual. (c) velociades - menor - maior. (d) freqüências - maior - igual. (e) velocidades - igual - menor. 22. (UFRGS 2002) A figura abaixo, representa as configurações espaciais, em um certo instante, de duas ondas transversais senoidais, U e, que se propagam na direção x. 20. Um observador parado na calçada de uma avenida observa a passagem de uma ambulância com a sirene acionada. Após a passagem do veículo o observador percebe que a freqüência do som da sirene diminuiu. Esse fenômeno é conhecido como (a) Doppler. 4

5 (d) Qual das alternativas representa corretamente a configuração espacial, no meso instante t, da onda resultante da superposição de U e V? (a) (e) (b) (c) 23. (UFRGS ) A menor intensidade de som que um ser humano pode ouvir é da ordem de W/cm 2. Já a maoir intensidade suportável (limiar da dor) situa-se em torno de 10 3 W/cm 2. usa-se uma unidade especial para expressar essa grande variação de intensidades percebidas pelo ouvido humano: o bel (B). O significado dessa unidade é o seguinte: dois sons 5

6 diferem de 1 B quando a intensidade de um deles é 10 vezes maior (ou menor) que a do outro, diferem de 2 B quando essa intensidade é 100 vezes maior (ou menor) que a do outro, de 3 quando ela é 1000 vezes maior (ou menor) que a do outro, e assim por diante. Na prática, usa-se o decibel (db), que corresponde a 1/10 do bel. Quantas vezes maior é, então, a intensidade dos sons produzidas em concertos de rock (110dB) quando comparada com a intensidade do som produzido por uma buzina de automóvel (90 db)? (a) 1,22. (b) 10. (c) 20. (d) 100. (e) (UFRGS ) Selecione a alternatica que preenche corretamente as lacunas no parágrao abaixo, na ordem em que elas aparecem. Os radares usados para a medida da velocidade dos automóveis em estradas têm como princípio de funcionamento o chamado efeito Doppler. O radar emite ondas eletromagnéticas que retornam a ele após seram refletidas no automóvel. A velocidade relatica entre o automóvel e o radar é determinada, então, a aprtir da diferença de... entre as ondas emitida e refletida. Em um radar estacionado à beira da estrada, a onda refletida por um autoóvel que se aproxima apresenta... freqüência e... valocidade, comparativamente á onda emitida pelo radar. (a) velocidades - igual - maior (b) freqüências - menor - igual (c) velocidades - menor - maior (d) freqüências - maior - igual (e) velocidades - igual - menor 25. (UFRGS ) Na figura abaixo estão representadas as configurações espaciais instantâneas de duas ondas transversais senoidais, M e N, que se propagam na direção x, ao longo de uma mesma corda musical. Sendo λ M e f M, respectivemente, o comprimento de onda e a freqüência da onda M, é correto afirmas que o comprimento de onda λ N e a freqüência f N da onda N são tais que (a) λ N = 3λ M e f N = f M /3. (b) λ N = 3λ M e f N = f M. (c) λ N = λ M /3 e f N = 3f M. (d) λ N = 3λ M /3 e f N = f M /3. (e) λ N = 3λ M e f N = 3f M. 26. (UFRGS ) Considere as seguintes afirmações a respeito da natureza das ondas e da forma como elas se propagam. I - Ondas mecânicas consistem em oscilações na densidade do meio em que se transmitem e podem se propagar no vácuo. II - Microondas, luz visível e raios-x são ondas eletromagnéticas e se propagam tanto no vácuo como em meios materiais. III - Sob condições adequadas, um feixe de elétrons apresenta propriedades ondulatórias, conhecidas como ondas de matéria. (b) Apenas II. (c) Apenas I e III. (d) Apenas II e III. (e) I., II e III. 6

7 27. (UFRGS ) As figuras abaixo ilustram um experimento muito simples que consiste em fazer um pulso transversal, que se propaga ao longo de uma mola fina e muito longa, passar por uma fenda estreita. O pêndulo P executa uma oscilação completa em 2 s. Qual dos outros pêndulos executa uma socilação completa em 1 s? As figuras (a), (b) e (c) procuram mostrar o seguinte: (a) Se a direção do plano de oscilação do pulso for paralelo à fenda, o pulso passa por ela. (b) Se a direção do plano de oscilação do pulso for perpendicular à fenda, o pulso não passa pela fenda e, em vez disso, reflete-se nela. (c) Se a direção do plano de oscilação do pulso for oblíquo à fenda, o pulso passará parcialmente por ela. (b) Apenas II. (c) Apenas III. (d) Apenas IV. (e) Apenas V. Pode-se afirmar que, nesse experimento, está sendo demonstrado o fenômeno ondulatório da (a) polarização. (b) refração. (c) difração. (d) interferência. (e) dispersão. 28. (UFRGS ) A figura abaixo seis pêndulos simples, que estão num mesmo local. 29. (UFRGS ) À temperatura de 0 C, a velocidade (V 0 ) de propagação do som no ar seco é de 330 m/s. Sabe-se que a velocidade (V) de propagação do som no ar depende da temperatura e que ela sofre um acréscimo linear médio de 0,59 m/s para cada aumento de de 1 C. Assinale o gráfico que melhor representa a variação do quociente V V 0 em função da temperatura. 7

8 é muito alta, como o Sol, o ferro em estado líquido e os filamentos de lâmpadas incandescentes. III - Ela ocorre nos corpos que se encontram à temperatua ambiente. Quais estão corretas? (b) Apenas II. (c) Apenas I e II. (d) Apenas II e III. (e) I, II e III. 31. (UFRGS ) São exemplos de ondas os raios X, os raios gama, as ondas de rádio, as ondas sonoras e as ondas de luz. Cada um desses cinco tipos de onda difere, de algum modo, dos demais. Qual das alternativas apresenta uma afirmação que diferencia corretamente o tipo de onda referido das demais ondas acima citadas? (a) Raios X são as únicas ondas que não são visíveis. (b) Raios gama são as únicas ondas transversais. (c) Ondas de rádio são as únicas que transportam energia. (d) Ondas sonoras são as únicas ondas longitudinais. (e) Ondas de luz são as únicas ondas que se propagam no vácuo com velocidade de km/s. 30. (UFRGS ) Considere as seguintes afirmações sobre emissão de ondas eletromagnéticas I - Ela ocorre na transmissão de sinais pelas antenas das estações de rádio, de televisão e de telefonia. II - Ela ocorre em corpos cuja temperatura 32. (UFRGS ) A figura abaixo representa uma roda, provida de uma manivela, que gira em torno de um eixo horizontal, com velocidade angular ω constante. Iluminando-se a roda com feixes paralelos de luz, sua sombra é projetada sobre uma tela suspensa vertcalmente. O movimento do ponto A da sombra é o resultado da projeção, sobre a tela, do movimento do ponto A da manivela. 8

9 A respeito dessa situação, considere as seguintes afirmações. I - O movimento do ponto A é um movimento circular uniforme com período igual a 2π/ω. II - o movimento do ponto A é um movimento harmônico simples de período igual a 2π/ω. Qual é o fenômeno físico que ocorre com a onda quando ela passa pela fenda? (a) Difreção. (b) Dispersão. (c) Interferêcia. (d) Reflexão. (e) Refração. III - O movimento do ponto A é uma seqüência de movimento retilíneos uniformes com períodos igual a π/ω. Quais estão corretas? (b) Apenas II. (c) Apenas III. (d) Apenas I e II. (e) Apenas I e III. 33. (UFRGS ) Um trem de ondas planas de comprimento de onda λ, que se propaga para a direita em uma cuba com água, incide em um obstáculo que apresenta uma fenda de largura F. Ao passar pela fenda, o trem de ondas muda sua forma, como se vê na fotografia abaixo. 9