FÍSICA Prof. Bruno ONDAS E FENÔMENOS ONDULATÓRIOS Ondas 1. (Upe 2010) Um pulso ondulatório senoidal é produzido em uma extremidade de uma corda longa e se propaga por toda a sua extensão. A onda possui uma frequência de 50 Hz e comprimento de onda 0,5 m. O tempo que a onda leva para percorrer uma distância de 10m na corda vale, em segundos, a) 0,2 b) 0,4 c) 0,6 d) 0,7 e) 0,9 2. (Ufmg 2009) Numa aula no Laboratório de Física, o professor faz, para seus alunos, a experiência que se descreve a seguir. Inicialmente, ele enche de água um recipiente retangular, em que há duas regiões - I e II -, de profundidades diferentes. Esse recipiente, visto de cima, está representado nesta figura: No lado esquerdo da região I, o professor coloca uma régua a oscilar verticalmente, com frequência constante, de modo a produzir um trem de ondas. As ondas atravessam a região I e propagam-se pela região II, até atingirem o lado direito do recipiente. Na figura, as linhas representam as cristas de onda dessas ondas. Dois dos alunos que assistem ao experimento fazem, então, estas observações: Bernardo: A frequência das ondas na região I é menor que na região II. Rodrigo: A velocidade das ondas na região I é maior que na região II. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que a) apenas a observação do Bernardo está certa. b) apenas a observação do Rodrigo está certa. c) ambas as observações estão certas. d) nenhuma das duas observações está certa. 3. (Fuvest 1996) Um rádio receptor opera em duas modalidades: uma, AM, cobre o intervalo de 550 a 1550 khz, e outra, FM, de 88 a 108 MHz. A velocidade das ondas eletromagnéticas vale 3 x 10 8 m/s. Quais, aproximadamente, o menor e o maior comprimentos de ondas que podem ser captados por esse rádio? a) 0,0018 m e 0,36 m. b) 0,55 m e 108 m. c) 2,8 m e 545 m. d) 550 x10 3 e 108 x 10 6 m. e) 1,6 x 10 m e 3,2 x 10 16 m. 4. (Unesp 1991) A Rádio Universitária FM da UNESP deverá operar na frequência de 105,9 megahertz (mega=10 6 ). Admitindo 3,0.10 8 m/s como velocidade de propagação das ondas de rádio, ache o comprimento de onda da transmissão. Texto para as próximas 2 questões: Uma onda transversal propaga-se com velocidade de 12 m/s numa corda tensionada. O gráfico abaixo representa a configuração desta onda na corda, num dado instante de tempo. 1 2016_FÍSICA_BRUNO_ONDAS E FENÔMENOS ONDULATÓRIOS_1ª SÉRIE_15-09.DOCX
5. (Ufrgs 2013) A frequência da onda, em Hz, é igual a a) 2/3. c) 200/3. b) 3/2. d) 96. e) 150. 6. (Ufrgs 2013) O comprimento de onda e a amplitude desta onda transversal são, respectivamente, a) 4 cm e 3 cm. c) 6 cm e 3 cm. e) 8 cm e 6 cm. b) 4 cm e 6 cm. d) 8 cm e 3 cm. 7. (G1 - ifpe 2012) A figura a seguir representa um trecho de uma onda que se propaga com uma velocidade de 320 m/s. A amplitude e a frequência dessa onda são, respectivamente: a) 20 cm e 8,0 khz b) 20 cm e 1,6 khz c) 8 cm e 4,0 khz d) 8 cm e 1,6 khz e) 4 cm e 4,0 khz 8. (Ufsm 2012) A presença e a abrangência dos meios de comunicação na sociedade contemporânea vêm introduzindo elementos novos na relação entre as pessoas e entre elas e o seu contexto. Rádio, televisão e telefone celular são meios de comunicação que utilizam ondas eletromagnéticas, as quais têm a(s) seguinte(s) propriedade(s): I. propagação no vácuo. II. existência de campos elétricos variáveis perpendiculares a campos magnéticos variáveis. III. transporte de energia e não de matéria. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) I, II e III. 9. (Ufpe 2012) Na figura abaixo, mostra-se uma onda mecânica se propagando em um elástico submetido a um certa tensão, na horizontal. A frequência da onda é f = 740 Hz. Calcule a velocidade de propagação da onda, em m/s. 10. (Unesp 2013) A imagem, obtida em um laboratório didático, representa ondas circulares produzidas na superfície da água em uma cuba de ondas e, em destaque, três cristas dessas ondas. O centro gerador das ondas é o ponto P, perturbado periodicamente por uma haste vibratória. Considerando as informações da figura e sabendo que a velocidade de propagação dessas ondas na superfície da água é 13,5 cm/s, é correto afirmar que o número de vezes que a haste toca a superfície da água, a cada segundo, é igual a a) 4,5. b) 3,0. c) 1,5. d) 9,0. e) 13,5. 11. (Enem 2013) Uma manifestação comum das torcidas em estádios de futebol é a ola mexicana. Os espectadores de uma linha, sem sair do lugar e sem se deslocarem lateralmente, ficam de pé e se sentam, sincronizados com os da linha adjacente. O efeito coletivo se propaga pelos espectadores do estádio, formando uma onda progressiva, conforme ilustração. 2
Calcula-se que a velocidade de propagação dessa onda humana é de 45 km/h, e que cada período de oscilação contém 16 pessoas, que se levantam e sentam organizadamente e distanciadas entre si por 80 cm. Disponível em: www.ufsm.br. Acesso em: 7 dez. 2012 (adaptado). Nessa ola mexicana, a frequência da onda, em hertz, é um valor mais próximo de a) 0,3. c) 1,0. e) 3,7. b) 0,5. d) 1,9. 1. B 2. B 3. C 4. 2,8 m 5. E 6. D 7. D 8. E GABARITO 9. 74 m/s 10. D 11. C Fenômenos Ondulatórios 1. (Ufg 20) O princípio de funcionamento do forno de micro-ondas é a excitação ressonante das vibrações das moléculas de água contidas nos alimentos. Para evitar a fuga de radiação através da porta de vidro, os fabricantes de fornos de micro-ondas colocam na parte interna do vidro uma grade metálica. Uma condição para que uma onda eletromagnética seja especularmente refletida é que seu comprimento de onda seja maior que o tamanho das irregularidades da superfície refletora. Considerando-se que a frequência de vibração da molécula de água é aproximadamente 2,40 GHz e que o espaçamento da grade é da ordem de 1,0% do comprimento de onda da micro-onda usada, conclui-se que o espaçamento em mm é: 8 Dados: 3,00 10 m / s a) 0,8 b) 1,25 c) 8 d) 80 e) 125 2. (Unesp 20) Observe o espectro de radiação eletromagnética com a porção visível pelo ser humano em destaque. A cor da luz visível ao ser humano é determinada pela frequência н, em Hertz (Hz). No espectro, a unidade de comprimento de onda λ é o metro (m) e, no destaque, é o nanômetro (nm). Sabendo que a frequência н é inversamente proporcional ao comprimento de onda λ, sendo a constante de proporcionalidade igual à velocidade da luz no vácuo de, aproximadamente, equivale a 8 3,0 10 m / s, e que 1 nanômetro 9 1,0 10 m, pode-se deduzir que a frequência da cor, no ponto do destaque indicado pela flecha, em Hz, vale, aproximadamente, a) 6,6 10. b) 2,6 10. c) 4,5 10. d) 1,5 10. e) 0,6 10. 3. (Unicamp 20) A tecnologia de telefonia celular 4G passou a ser utilizada no Brasil em 2013, como parte da iniciativa de melhoria geral dos serviços no Brasil, em preparação para a Copa do Mundo de 20. Algumas operadoras inauguraram serviços com ondas eletromagnéticas na frequência de 40 MHz. Sendo a velocidade 8 da luz no vácuo c 3,0 10 m / s, o comprimento de onda dessas ondas eletromagnéticas é a) 1,2 m. b) 7,5 m. c) 5,0 m. d) 12,0 m. 3 2016_FÍSICA_BRUNO_ONDAS E FENÔMENOS ONDULATÓRIOS_1ª SÉRIE_15-09.DOCX
4. (Pucrs 20) Um estudante de Física encontra-se num barco ancorado num lago de águas calmas. Repentinamente, começa a soprar uma brisa leve, que gera pequenas ondulações na superfície da água, fazendo oscilar uma folha que flutua nas proximidades do barco. Observando essas ondulações e o movimento da folha, o estudante estima que a distância entre duas cristas de onda sucessivas é aproximadamente 40cm e que passam pela folha 30 cristas por minuto. De acordo com essas informações, a frequência, o comprimento de onda e a velocidade de propagação das ondas são, respectivamente, a) 0,50Hz 0,40m 0,20m/s b) 0,50Hz 0,40m 2,0m/s c) 2,0Hz 0,20m 2,0m/s d) 2,0Hz 0,80m 0,20m/s e) 30Hz 0,80m 8,0m/s 5. (Upe 2010) Próxima à superfície de um lago, uma fonte emite onda sonora de frequência 500 Hz e sofre refração na água. Admita que a velocidade de propagação da onda no ar seja igual a 300 m/s, e, ao se propagar na água, sua velocidade é igual a 1500 m/s. A razão entre os comprimentos de onda no ar e na água vale, aproximadamente, a) 1/3 b) 3/5 c) 3 d) 1/5 e) 1 6. (Ufrrj 2007) A figura mostra frentes de uma onda, correspondendo a máximos sucessivos, passando de um certo meio 1 para um certo meio 2. A distância entre os máximos sucessivos no meio 1 é de 2,0 cm. No meio 1, esta distância é percorrida pelas frentes de onda em 0,5 s. Calcule: a) A frequência da onda. b) A velocidade da onda no meio 2. 7. (Ufc 2006) A figura a seguir mostra frentes de onda passando de um meio 1 para um meio 2. A velocidade da onda no meio 1 é v 1 = 200,0 m/s, e a distância entre duas frentes de ondas consecutivas é de 4,0 cm no meio 1. Considere sen и 1 = 0,8 e sen и 2 = 0,5 e determine: a) os valores das frequências f 1, no meio 1, e f 2, no meio 2. b) a velocidade da onda no meio 2. c) a distância d entre duas frentes de ondas consecutivas no meio 2. d) o índice de refração n 2, do meio 2. 8. (Ufg 2005) Um feixe estreito de luz monocromática, propagando-se inicialmente no ar, penetra em um meio transparente, formando ângulos de 60 e 30 com a normal, como ilustrado na figura a seguir. Dados: Índice de refração do ar = 1,00 Velocidade da luz no ar = 3 10 8 m/s Comprimento de onda da luz no ar = 633 nm Calcule o comprimento de onda da luz no novo meio. 4
9. (Pucrs 2002) Uma onda sonora de 1000Hz propaga-se no ar a 340m/s quando atinge uma parede, onde passa a se propagar com velocidade de 2000m/s. É correto afirmar que os valores do comprimento de onda e da frequência da onda propagando-se na parede são, respectivamente, a) 0,340m e 1000Hz. b) 0,680m e 1000Hz. c) 0,850m e 2000Hz. d) 2,000m e 1000Hz. e) 2,500m e 500Hz. 10. (Ufrgs 2013) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem. A radiação luminosa emitida por uma lâmpada a vapor de lítio atravessa um bloco de vidro transparente, com índice de refração maior que o do ar. Ao penetrar no bloco de vidro, a radiação luminosa tem sua frequência. O comprimento de onda da radiação no bloco é que no ar e sua velocidade de propagação é que no ar. a) alterada - maior - menor b) alterada - o mesmo - maior c) inalterada - maior - menor d) inalterada - menor - menor e) inalterada - menor - a mesma 11. (Uern 2013) 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. A 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. A maioria dos feridos foi atingida por estilhaços de vidro que se quebrou em razão da onda expansiva provocada pela queda do corpo celeste. 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. A onda de choque quebrou vidros em Chelyabinsk, em uma série de cidades da região, disse ele. 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. 12. (G1 - ifba 2012) Tanto o eco sonoro como a visão são fenômenos explicados pelo estudo de Ondas. Os dois são manifestações de um dos fenômenos ondulatórios abaixo, a a) difração c) reflexão e) ressonância b) refração d) polarização 13. (Ufrgs 2011) Uma corda é composta de dois segmentos de densidades de massa bem distintas. Um pulso é criado no segmento de menor densidade e se propaga em direção à junção entre os segmentos, conforme representa a figura abaixo. 5 2016_FÍSICA_BRUNO_ONDAS E FENÔMENOS ONDULATÓRIOS_1ª SÉRIE_15-09.DOCX
Assinale, entre as alternativas, aquela que melhor representa a corda quando o pulso refletido está passando pelo mesmo ponto x indicado no diagrama acima. a) d) b) e) c). (Ufrgs 2011) Em cada uma das imagens abaixo, um trem de ondas planas move-se a partir da esquerda. Os fenômenos ondulatórios apresentados nas figuras 1, 2 e 3 são, respectivamente, a) refração interferência difração. d) difração refração interferência. b) difração interferência refração. e) interferência refração difração. c) interferência difração refração. 15. (Uepg 2011) No que se refere aos fenômenos ondulatórios, assinale o que for correto. (01) Ao passar de um meio para outro uma onda tem sua frequência alterada. (02) Quando uma onda se reflete em uma barreira, o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. (04) Em uma onda transversal, os pontos do meio em que ela se propaga vibram perpendicularmente à direção de sua propagação. (08) A velocidade de propagação de uma onda depende do meio em que ela se propaga. 1. B 2. A 3. B 4. A 5. D GABARITO 6. a) 2 Hz b) 4 cm/s. 2 7. a) 5000 Hz b) 125 m/s c) 2,5 cm d) 1,6 8. λ = 365 nm 9. D 10. D 11. B 12. C 13. E. B 15. 02 + 04 + 08 = 6