Parte I Exercícios de Revisão

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1 Colégio Cidade de Atibaia DISC: Física PROF: Fernando Data: 24/02/2012 1º TRIM / 2012 Aluno: nº 9º ano E.F. Parte I Exercícios de Revisão No final do 8º ano, em Física, você iniciou seus estudos sobre ondas. Aprendeu as características das ondas periódicas e conheceu alguns detalhes das ondas mecânicas relacionadas ao som. O quadro abaixo retoma e aprofunda as principais características das ondas. Comprimento de onda (λ): é a distância percorrida pela onda durante uma oscilação. Pode-se dizer que é a distância entre dois pontos consecutivos e correspondentes de uma onda. Por exemplo, a distância que vai de uma crista (parte elevada da onda) até a crista seguinte, ou ainda a distância entre duas depressões ou vales (as partes baixas da onda) vizinhos. Amplitude (A): é a altura de uma onda contada a partir do seu ponto médio. Ondas luminosas têm apenas alguns centésimos de milionésimos de mm, enquanto algumas ondas do mar chegam a alguns metros de amplitude. Freqüência (f): é o número de ondas completas por unidade de tempo. Por exemplo, o número de vezes que a onda se repete por segundo. Neste caso, a freqüência é dada em ciclos por segundo ou hertz, que se abrevia Hz. As altas freqüências são dadas em khz (quilohertz), que equivale a Hz, e MHz (megahertz), que é igual a Hz. Período (T): é o tempo decorrido de apenas uma oscilação. Um período igual a 0,5 s significa que a fonte gastou 0,5 s para executar uma oscilação. Representa-se o período por T. No exemplo acima, teríamos: T = 0,5 s. Observe que: Velocidade de propagação (v): nas ondas periódicas, ao considerarmos a velocidade de propagação, é a razão entre a distância percorrida pela onda (representada pelo comprimento de onda) e o tempo de uma oscilação (período). Portanto: v = λ/t. Como T = 1/f, substituindo na equação, teremos: v = λ/1/f ou v = λ f Classificação das ondas periódicas Quanto à natureza, as ondas periódicas classificam-se em: Mecânicas: aquelas que só conseguem se propagar através de um meio material, seja ele sólido, líquido ou gasoso. Como a energia que se propaga é mecânica (potencial e cinética), evidentemente essas ondas não podem ser geradas, nem propagadas no vácuo. Por exemplo, uma caixa acústica não produz som se colocada dentro de uma câmara vedada em cujo interior há vácuo. Uma explosão solar jamais poderia ser 1

2 ouvida na Terra. Exemplos de ondas mecânicas: onda sonora, onda na água, onda em uma mola, onda em uma corda. Eletromagnéticas: derivam das variações em campos elétricos e magnéticos, produzidas por vibrações atômicas ou moleculares, ou, ainda, por equipamentos eletrônicos. Ondas dessa natureza propagam-se no vácuo (ausência de matéria), com velocidade de km/s. Propagam-se também em determinados meios materiais, porém com velocidade menor que km/s. Exemplos de ondas eletromagnéticas: onda luminosa, raios X, ondas de rádios e televisão, raios ultravioletas e infravermelhos, microondas, raio laser etc. A luz e outras radiações solares atravessam grande espaço vazio (vácuo) para atingir a Terra e os demais planetas do sistema solar. Exercícios de aplicação 1. Uma cuba contém água cuja superfície está totalmente tranqüila, plana e regular. Uma torneira foi regulada para deixar cair no centro da água uma gota a cada 2 s. Após algum tempo de observação, dois alunos concluíram que cada gota formava uma onda e observaram que a distância entre as cristas das ondas era regular e tinha aproximadamente 10 cm. Com esses dados, determine: a) o comprimento de onda; b) a freqüência; c) o período; d) a velocidade de propagação da onda. 2. Você está em pé numa plataforma, à beira de um lago, segurando um saquinho de bolinhas de gude. A cada 1 s você solta 1 bolinha, sempre no mesmo ponto do lago. Alguém observa que a distância entre as cristas das ondas formadas é regular e tem aproximadamente 30 cm. Calcule: a) a freqüência; b) o período; c) o comprimento de onda; d) velocidade de propagação. 3. Uma fonte oscila com freqüência de 5 Hz, produzindo ondas com velocidade de propagação de 50 cm/s. Determine o período e o comprimento de onda. 4. Uma bola de borracha está parada, flutuando na superfície da água de uma lagoa. Uma máquina automática atira pedras a intervalos de tempo regulares, num determinado ponto da lagoa, provocando ondas que se deslocam com velocidade de 1 m/s. Sabendo que o comprimento de onda é de 1 m, responda: a) Quantas vezes por segundo a bola vai realizar um movimento de sobe e desce na superfície da água? b) De quanto em quanto tempo as pedras devem ser atiradas na água para provocar esse movimento ondulatório? 2

3 5. A figura abaixo representa ondas periódicas que se propagam com freqüência de 10 Hz, ao longo de uma corda homogênea. Determine: a) a sua amplitude; b) o período; c) o comprimento de onda, em metro; d) a velocidade de propagação, em m/s. 6. No instante t = 0, uma fonte começa a vibrar produzindo ondas periódicas num fio elástico. A figura mostra o perfil delas no instante t = 1,8 s. Determine: a) o comprimento de onda; b) a freqüência; c) a velocidade de propagação; d) a amplitude. 7. A figura abaixo mostra graficamente um fio percorrido por uma onda cuja velocidade é 4 m/s. Determine: a) a amplitude; b) o comprimento de onda; 3

4 c) o período; d) a freqüência. 8. Nas frases abaixo, assinale F se estiverem erradas ou V se estiverem corretas. a) ( ) As ondas mecânicas propagam-se no vácuo com velocidade igual à da luz. b) ( ) Ondas sonoras são ondas mecânicas, por isso necessitam de um meio material para se propagarem. c) ( ) As ondas eletromagnéticas necessitam de um meio material para se propagarem. d) ( ) Todas as ondas mecânicas têm velocidade de propagação de 340 m/s, qualquer que seja o meio em que se propaguem. e) ( ) O tempo que a luz leva para percorrer as distâncias do Sol até a Terra e da Lua até a Terra são iguais, pois a velocidade da luz é constante e vale 3x 8 10 m/s. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO ÁGUA, MEIO AMBIENTE E TECNOLOGIA A água dos rios, lagos, mares e oceanos ocupa mais de 70% da superfície do planeta. Pela absorção de energia na forma de calor, principalmente a proveniente do sol, parte dessa água evapora, sobe, condensa-se e forma as nuvens, retornando à terra através de chuva ou neve. A água, por ser absorvida pelo solo, chega às plantas que, através da transpiração e respiração, passamna para a atmosfera. Também os animais contribuem para a circulação da água no ambiente pois, ao ingerirem água, devolvemna pela respiração e excreção. De forma menos visível, a água ocorre ainda, em grande quantidade, no citoplasma das células e nos demais fluidos biológicos onde regula a temperatura e atua como solvente universal nas reações químicas e biológicas. Por estar a água relacionada à maioria das ações que ocorrem na natureza, é ela também a responsável, muitas vezes, por problemas ambientais. Os processos tecnológicos de geração de energia são fontes importantes de impactos ambientais. A queima de combustíveis derivados de petróleo, como a gasolina e o óleo diesel, lança, na atmosfera, grandes quantidades de dióxido de carbono, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. É, pois, relevante que nos interessemos pela água que, paradoxalmente, é fonte de vida e veículo de poluição. 9. A figura representa, esquematicamente, a quantidade de radiação absorvida (I) por certos tipos de vegetais, em função do comprimento de onda (λ) da radiação eletromagnética proveniente do Sol. (Lembre-se: velocidade de onda eletromagnética no ar é de, aproximadamente 3x10 8 m/s) A freqüência, em Hz, que os seres humanos percebem como verde é cerca de: a) 1,5 10 b) 1,5 10 c) 6 10 d) 1,5 10 e) O esquema a seguir apresenta valores de freqüência (f) e comprimento de onda (λ) de ondas componentes do trecho visível do espectro eletromagnético. (Lembre-se mais uma vez: velocidade de onda eletromagnética no ar é de, aproximadamente 3x10 8 m/s) O quociente y/x igual a a) 5/4 b) 6/7 c) 4/3 d) 7/6 e) 3/2 4

5 Parte II Leitura e questões Instruções: Faça a leitura do texto Algumas curiosidades sobre as faixas do espectro eletromagnético, das páginas 237 até 240 e responda as questões a seguir: 1)Há muitas ondas eletromagnéticas que são utilizadas pela Medicina. Cite pelo menos 3 delas e qual a sua aplicação. 2)Explique como alguns animais, como mosquitos e serpentes, são capazes de detectar outros corpos durante a noite. 3)É muito mais fácil aqui em Atibaia, você sintonizar, por exemplo, uma emissora de rádio AM de São Paulo (Jovem Pan, CBN, Eldorado, Globo, Record, Bandeirantes etc.), que uma emissora de rádio FM também de São Paulo (Jovem Pan, Rádio Rock, Antena 1, Alpha, Transamérica etc.). Por que isso acontece? 4)Na cidade de São Paulo, as antenas transmissoras das emissoras de rádio e TV estão situadas, em sua maioria na região da Avenida Paulista e do bairro do Sumaré. Qual deve ter sido o motivo para a escolha desse local? 5

6 Gabarito Parte I 1. a) 10 cm ou 0,1 m c) 2 s b) 0,5 Hz d) 5 cm/s 2. a) 1 Hz c) 30 cm b) 1 s d) 30 cm/s 3. T= 0,2 s λ = 10 cm 4. a) 1 vez por segundo. b) A cada 1 segundo. 5. a) 20 cm c) 0,4 m b) 0,1 s d) 4 m/s 6. a) λ = 0,2 m c) v = 0,5 m/s b) f = 2,5 Hz d) a = 0,04 m 7. a) 30 cm ou 0,3 m c) T = 0,2 s b) λ = 80 cm ou 0,8 m d) f = 5 Hz 8. a) F d) F b) V e) F c) F 9. E 10. D Parte II 1) Raios Gama: Têm a capacidade de penetrar na matéria, possuem muita energia e são utilizados no tratamento de tumores e para esterilizar equipamentos médicos. Raios X: Capazes de atravessar muitos materiais, por possuírem muita energia. Empregados no uso de diagnósticos de ossos e dentes. Raios Infravermelhos: Tratamento de doenças reumáticas, distúrbios circulatórios e dores, com a energia penetrando na pele e sendo absorvida pelos tecidos. 2) Qualquer aumento de temperatura acima do zero absoluto aumenta a vibração das partículas no interior da matéria, o que leva à emissão de raios infravermelhos. Alguns animais são capazes de detectar essa radiação, sendo capazes de localizar outros animais, mesmo durante a noite. 3) Ondas AM são refletidas pela ionosfera, fazendo com que elas atinjam distâncias maiores e têm a capacidade de contornar certos obstáculos. 4) Av. Paulista e Sumaré estão situados na região central e mais alta dentro da cidade de São Paulo, o que permite um alcance maior para o sinal dessas emissoras. 6