39. Reflexão e Refração da onda

Prévia do material em texto

Aluno(a):___________________________________
Data:__________/__________/__________
Projeto Ensino Médio - Física
Reflexão e refração da onda
Exercícios
1. (Acafe) As ondas de ultrassom são muito utilizadas em um exame denominado ultrassonografia (USG). O exame é realizado passando-se um transdutor que emite uma onda de ultrassom, com frequências entre e numa velocidade das ondas de ultrassom nos tecidos humanos da ordem de que é refletida pelo órgão de acordo com sua densidade, sendo captado a onda refletida enviada ao computador que forma as imagens em função da densidade do órgão estudado.
Com base no exposto a respeito do ultrassom, analise as proposições a seguir, marque com V as verdadeiras e com F as falsas e assinale a alternativa com a sequência correta.
( ) O comprimento de onda dessas ondas de ultrassom nesse exame varia de a 
( ) A realização do diagnóstico por imagem tem como base os fenômenos de reflexão e refração de ondas longitudinais.
( ) Também por ser uma onda pode-se usar o efeito Doppler para avaliar a velocidade do fluxo sanguíneo, por exemplo.
( ) O ultrassom é uma onda eletromagnética, por esse fato pode penetrar nos órgãos e tecidos.
( ) O exame é comum para acompanhar as gestações, pois não utiliza radiações ionizantes. 
a) F - F - F - V - V 
b) V - F - V - F - F 
c) F - V - F - F - V 
d) V - V - V - F - V 
2. (Enem) O sonar é um equipamento eletrônico que permite a localização de objetos e a medida de distâncias no fundo do mar, pela emissão de sinais sônicos e ultrassônicos e a recepção dos respectivos ecos. O fenômeno do eco corresponde à reflexão de uma onda sonora por um objeto, a qual volta ao receptor pouco tempo depois de o som ser emitido. No caso do ser humano, o ouvido é capaz de distinguir sons separados por, no mínimo, segundo. 
Considerando uma condição em que a velocidade do som no ar é qual é a distância mínima a que uma pessoa deve estar de um anteparo refletor para que se possa distinguir o eco do som emitido? 
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
3. (col. naval) Um certo submarino, através do seu sonar, emite ondas ultrassônicas de frequência cuja configuração é apresentada na figura abaixo:
Em uma missão, estando em repouso, esse submarino detectou um obstáculo a sua frente, medido pelo retorno do sinal do sonar após ter sido emitido.
Para essa situação, pode-se afirmar que a velocidade da onda sonora nessa água e a distância em que se encontra o obstáculo valem, respectivamente: 
a) e 
b) e 
c) e 
d) e 
e) e 
4. (Unigranrio) Dois espelhos planos formam um ângulo de entre si. Um raio de luz incide então no Espelho 1 fazendo com ele um ângulo de conforme indicado na figura abaixo. Sabendo que o raio é refletido na direção do Espelho 2, determine o ângulo que o raio de luz faz com o Espelho 2 ao incidir nele. 
 
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
5. (Pucrj) Uma onda luminosa se propaga em um meio cujo índice de refração é 1,5.
Determine a velocidade de propagação desta onda luminosa no meio, em m/s.
Considere a velocidade da luz no vácuo igual a 3,0108 m/s 
a) 0,5108 
b) 1,5108 
c) 2,0108 
d) 2,3108 
e) 3,0108 
6. (Eear) Uma onda propagando-se em um meio material passa a propagar-se em outro meio cuja velocidade de propagação é maior do que a do meio anterior. Nesse caso, a onda, no novo meio tem 
a) sua fase invertida. 
b) sua frequência aumentada. 
c) comprimento de onda maior. 
d) comprimento de onda menor. 
7. (Uem-pas) Um fio longo é constituído de duas partes distintas, conforme mostra a figura.
Uma delas tem densidade linear de e o restante do fio tem densidade linear de Assinale o que for correto. 
01) Quando um pulso transversal é gerado na parte menos densa, ele se propaga e, na junção, é totalmente refletido sem ocorrer transmissão. 
02) Se o pulso transversal é gerado na parte mais densa, ele se propaga e, na junção, é totalmente refletido sem haver transmissão. 
04) Um pulso transversal viajando no meio menos denso é refletido na junção com sua fase alterada. 
08) Se um pulso transversal é gerado na parte mais densa, ele é refletido na junção sem ocorrer inversão de fase. 
16) Independentemente do local (no fio) onde o pulso transversal é gerado, o pulso refratado não sofre inversão de fase. 
8. (Uece) No ouvido, para a chegada de informações sonoras ao cérebro, o som se propaga, de modo simplificado, por três meios consecutivos: o ar, no ouvido médio, um meio sólido (os ossos martelo, bigorna e estribo) e um meio líquido, no interior da cóclea. Ao longo desse percurso, as ondas sonoras têm 
a) mudança de frequência de um meio para o outro. 
b) manutenção da amplitude entre os meios. 
c) mudança de velocidade de propagação de um meio para o outro. 
d) manutenção na forma de onda e na frequência entre os meios. 
9. (Mackenzie) 
A figura acima representa um raio de luz atingindo uma superfície e sofrendo, simultaneamente, reflexão e refração. Os ângulos de reflexão e refração são, respectivamente, iguais a 
a) e 
b) e 
c) e 
d) e 
e) e 
10. (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 v1= 200,0 m/s, e a distância entre duas frentes de ondas consecutivas é de 4,0 cm no meio 1.
Considere sen è1= 0,8 e sen è2 = 0,5 e determine: 
a) os valores das frequências f1, no meio 1, e f2, 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 n2, do meio 2. 
Respostas
1. [D]
[V] O comprimento de onda é dado pela razão entre a velocidade de propagação da onda e a frequência da mesma, portanto temos:
 
Para a menor frequência: 
Para a maior frequência:
2. [A]
Entre a emissão e a recepção do eco, a onda sonora percorre a distância 
 
3. [E]
Dado: 
Da figura, o comprimento de onda é:
Da equação fundamental da ondulatória:
Como o intervalo de tempo dado e o tempo total de ida e volta, o tempo de ida é Assim, a distância pedida é:
 
4. [A]
Desenhando o raio refletido com o mesmo ângulo de incidência podemos determinar o ângulo de incidência sobre o espelho 2 usando os princípios da trigonometria, em que a soma dos ângulos internos de um triangulo devem somar 
Logo, teremos:
 
5. 
6. [C]
De acordo com o enunciado, levando em conta a equação fundamental e sabendo que a frequência não se altera com a refração da onda, temos que:
 
7. 04 + 08 + 16 = 28.
Justificando os itens falsos:
[01] Falso. O pulso também é refratado, ocorrendo a transmissão. 
[02] Falso. O pulso também é refratado, ocorrendo a transmissão. 
8. [C]
Os meios possuem diferentes índices de refração, dados por:
Onde é a velocidade da luz e a velocidade em cada meio.
Como é constante, temos que:
Ou seja, para diferentes valores de os meios possuem diferentes velocidades de propagação. 
9. [A]
Os ângulos são medidos em relação à reta normal, assim podemos ver na figura abaixo através dos ângulos complementares aos dados:
Logo, o ângulo de reflexão é 30° e o ângulo de refração é 60°. 
10. Dados: v1 = 200 m/s; e 
a) Aplicando a equação fundamental da ondulatória:
Como a frequência não se altera, pois só depende da fonte emissora:
b) Aplicando a Lei de Snell:
c) A distância entre duas frentes de ondas consecutivas é o comprimento de onda aplicando novamente a equação fundamental:
d) Aplicando novamente a lei de Snell:
 
Questões e resoluções feitas pelo superpro.
Introdução – Nível básico	Página 2
10MHz,
45
°
30.
°
v
f
λ
=
3
111
6
1
v1500ms
1,510m1,5mm
f
10Hz
λλλ
-
=Þ=\=×=
3
211
6
2
v1500ms
0,1510m0,15mm
f
1010Hz
λλλ
-
=Þ=\=×=
×
2d.
vt
3400,1
2dvt d d d17m.
22
Δ
Δ
´
=Þ=Þ=Þ=
3
f28kHz2810Hz.
==´
()
λ
1.500ms,
2
22,55cm510m.
λ
-
=´==´
23
vf5102810 v1.400m/s.
λ
-
==´´´Þ=
t0,6s.
Δ
=
(d)
dvt1.4000,6 d840m.
Δ
==´Þ=
180.
°
1801005030
θθ
=°-°-°\=°
8
8C3,0x10
n1,5V2,0x10m/s
VV
=®=®=
21
21
21
vv
ff
λλ
λλ
>
>
\>
1,5mm
c
n
v
=
c
v
c
112233
nvnvnv
==
n,
1
4cm0,04m;
λ
==
1
sen0,8
θ
=
2
sen0,5.
θ
=
1
11111
1
v
200
vf f f5.000Hz.
0,04
=lÞ==Þ=
l
0,15mm.
21
ff5.000Hz.
==
222
2
11
vsenv
0,5
 v125m/s.
vsen2000,8
q
=Þ=Þ=
q
2
(d),
λ
=
2
22
2
v
125
vdf d d0,025m2,5cm.
f5.000
=Þ==Þ==
212
21
121
nsenn
0,8
 n1,6n. 
nsenn0,5
q
=Þ=Þ=
q
0,1
340ms,
17m
34m
68m
1700m
3400m
28kHz,
1,2segundos
340ms
460m.
340ms
680m.
340ms
840m.
1400ms
680m.
1400ms
840m.
100
°
50,
°
30
°
40
°
60
°
110
°
150
°
´
1MHz
1gcm
2gcm.
30
°
60.
°
30
°
30.
°
60
°
30.
°
60
°
60.
°