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MATERIAL EXTRA – (Fenômenos Ondulatórios – Aulas 23 e 24) Turma Extensivo Online – (FÍSICA / F.3) Professor Fabio Teixeira Página 1 de 6 1. (Enem PPL 2017) Ao sintonizar uma estação de rádio AM, o ouvinte está selecionando apenas uma dentre as inúmeras ondas que chegam à antena receptora do aparelho. Essa seleção acontece em razão da ressonância do circuito receptor com a onda que se propaga. O fenômeno físico abordado no texto é dependente de qual característica da onda? a) Amplitude. b) Polarização. c) Frequência. d) Intensidade. e) Velocidade. 2. (Enem 2014) Ao sintonizarmos uma estação de rádio ou um canal de TV em um aparelho, estamos alterando algumas características elétricas de seu circuito receptor. Das inúmeras ondas eletromagnéticas que chegam simultaneamente ao receptor, somente aquelas que oscilam com determinada frequência resultarão em máxima absorção de energia. O fenômeno descrito é a a) difração. b) refração. c) polarização. d) interferência. e) ressonância. 3. (Upf 2014) Em 2014, o Brasil sediará a Copa do Mundo de Futebol. Em virtude das possíveis manifestações das torcidas, os estádios de futebol foram construídos de modo a suportar as “vibrações” produzidas. Se todos os torcedores, ao mesmo tempo, começarem, por exemplo, a pular e a bater os pés no chão, as estruturas das arquibancadas podem desabar, provocando uma tragédia. O fenômeno físico que melhor descreve a situação trágica mencionada é: a) Reflexão. b) Refração. c) Ressonância. d) Difração. e) Convecção. 4. (Enem PPL 2013) As moléculas de água são dipolos elétricos que podem se alinhar com o campo elétrico, da mesma forma que uma bússola se alinha com um campo magnético. Quando o campo elétrico oscila, as moléculas de água fazem o mesmo. No forno de micro-ondas, a frequência de oscilação do campo elétrico é igual à frequência natural de rotação das moléculas de água. Assim, a comida é cozida quando o movimento giratório das moléculas de água transfere a energia térmica às moléculas circundantes. HEWITT, P. Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2002 (adaptado). A propriedade das ondas que permite, nesse caso, um aumento da energia de rotação das moléculas de água é a a) reflexão. b) refração. c) ressonância. d) superposição. e) difração. 5. (Ufrgs 2019) Considere as afirmações abaixo, sobre o fenômeno da difração. I. A difração é um fenômeno ondulatório que ocorre apenas com ondas sonoras. II. A difração que ocorre quando uma onda atravessa uma fenda é tanto mais acentuada quanto menor for a largura da fenda. III. A difração que ocorre quando uma onda atravessa uma fenda é tanto mais acentuada quanto maior for o comprimento de onda da onda. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e III. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 6. (Epcar (Afa) 2022) Considere duas fontes pontuais, 1F e 2F , coerentes, separadas por uma certa distância, que emitem ondas periódicas harmônicas de frequência f 340 Hz= em um meio bidimensional, homogêneo e isotrópico. Um sensor de interferência é colocado em um ponto P, que se encontra sobre a mesma mediatriz que o ponto O, pertencente ao segmento que une as fontes 1F e 2F , como representa a figura seguinte. No ponto P, o sensor registra uma interferência construtiva. Posteriormente, este sensor é movido para o ponto O ao longo do segmento OP e deslocado para o ponto C, distante 4,25 m da fonte 1F . Nesse ponto C, o sensor se posiciona na segunda linha nodal da estrutura de interferência produzida pelas fontes. Reposicionando o sensor para o ponto Q, distante 0,50 m do ponto C, obtém-se a primeira linha nodal. Nessas condições, a distância x, em metro, entre o ponto Q e o segundo máximo secundário, localizado no ponto R, é igual a a) 1,00 b) 1,25 c) 1,50 d) 1,75 7. (Unioeste 2021) Um home teather é um sistema de som multicanal no qual várias fontes sonoras são posicionadas ao redor do observador, proporcionando uma sensação mais imersiva e realista daquilo que é visto na TV. Testando seu home teather recém comprado, uma pessoa liga somente as caixas de som A e B, que estão posicionadas a uma distância de 3,0 m e 2,0 m respectivamente, em relação ao observador, conforme mostra a ROTEIRO DE ESTUDOS FOCO NO VESTIBULAR! OBRIGATÓRIOS 1, 3, 4, 8, 9 e 17 APROFUNDAMENTO 2, 5, 7, 10, 12, 13, 14, 15 e 18 DESAFIO 6, 11 e 16 FOCO NO VESTIBULAR! (Resolução no final) Página 2 de 6 figura abaixo. As duas caixas são idênticas e emitem ondas sonoras em fase, com mesma intensidade e com frequência de 0,85 kHz. Sabendo que a velocidade de propagação do som no ar é de 340 m s, indique a alternativa CORRETA. a) O comprimento das ondas sonoras emitidas que chegam no observador é de 0,5 m. b) As ondas sonoras provenientes de A e B chegam no observador com velocidades diferentes. c) A interferência construtiva das ondas sonoras, emitidas por A e B, no observador somente seria possível se as distâncias entre as caixas e o observador fossem iguais. d) O volume do som produzido pelas caixas A e B, está diretamente relacionado com valor da frequência da onda sonora. e) Na posição do observador a interferência das ondas emitidas por A e B é destrutiva. 8. (Fmp 2021) Em um laboratório de ondas, uma das extremidades de uma corda homogênea é fixada na parede, e são gerados dois pulsos na corda, como mostra a figura abaixo. A superposição entre a reflexão do primeiro pulso e o segundo pulso incidente gera a) uma interferência construtiva b) a refração dos pulsos c) a polarização dos pulsos d) uma interferência destrutiva e) a difração dos pulsos 9. (Enem 2020) Os fones de ouvido tradicionais transmitem a música diretamente para os nossos ouvidos. Já os modelos dotados de tecnologia redutora de ruído – Cancelamento de Ruído (CR) – além de transmitirem música, também reduzem todo ruído inconsistente à nossa volta, como o barulho de turbinas de avião e aspiradores de pó. Os fones de ouvido CR não reduzem realmente barulhos irregulares como discursos e choros de bebês. Mesmo assim, a supressão do ronco das turbinas do avião contribui para reduzir a “fadiga de ruído”, um cansaço persistente provocado pela exposição a um barulho alto por horas a fio. Esses aparelhos também permitem que nós ouçamos músicas ou assistamos a vídeos no trem ou no avião a um volume muito menor (e mais seguro). A tecnologia redutora de ruído CR utilizada na produção de fones de ouvido baseia-se em qual fenômeno ondulatório? a) Absorção. b) Interferência. c) Polarização. d) Reflexão. e) Difração. 10. (Enem PPL 2020) Alguns modelos mais modernos de fones de ouvido têm um recurso, denominado “cancelador de ruídos ativo”, constituído de um circuito eletrônico que gera um sinal sonoro semelhante ao sinal externo (ruído), exceto pela sua fase oposta. Qual fenômeno físico é responsável pela diminuição do ruído nesses fones de ouvido? a) Difração. b) Reflexão. c) Refração. d) Interferência. e) Efeito Doppler. 11. (Ufrgs 2020) Na figura abaixo, a onda 1 consiste em um pulso retangular que se propaga horizontalmente para a direita. As ondas 2, 3 e 4 são ondas semelhantes que se propagam para a esquerda ao longo dessa mesma direção. As figuras abaixo representam interferências que ocorrem quando a onda 1 passa por cada uma das outras ondas. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. As formas de ondas X, Y e Z resultam, respectivamente, da superposição da onda 1 com as ondas _____, _____ e _____. a) 2 – 3 − 4 b) 2 – 4 – 3 c) 3 – 2 – 4 d) 3 – 4 – 2 e) 4 – 2 – 3 12. (Epcar (Afa) 2020) Considereduas fontes pontuais 1F e 2F produzindo perturbações, de mesma frequência e amplitude, na superfície de um líquido homogêneo e ideal. A configuração de interferência gerada por essas fontes é apresentada na figura abaixo. Sabe-se que a linha de interferência (C) que passa pela metade da Página 3 de 6 distância de dois metros que separa as duas fontes é uma linha nodal. O ponto P encontra-se a uma distância 1d da fonte 1F e 2d , da fonte 2F , e localiza-se na primeira linha nodal após a linha central. Considere que a onda estacionária que se forma entre as fontes possua cinco nós e que dois destes estejam posicionados sobre as fontes. Nessas condições, o produto 1 2(d d ) entre as distâncias que separam as fontes do ponto P é a) 1 2 b) 3 2 c) 5 4 d) 7 4 13. (Enem 2018) Nos manuais de instalação de equipamentos de som há o alerta aos usuários para que observem a correta polaridade dos fios ao realizarem as conexões das caixas de som. As figuras ilustram o esquema de conexão das caixas de som de um equipamento de som mono, no qual os alto-falantes emitem as mesmas ondas. No primeiro caso, a ligação obedece às especificações do fabricante e no segundo mostra uma ligação na qual a polaridade está invertida. O que ocorre com os alto-falantes E e D se forem conectados de acordo com o segundo esquema? a) O alto-falante E funciona normalmente e o D entra em curto- circuito e não emite som. b) O alto-falante E emite ondas sonoras com frequências ligeiramente diferentes do alto-falante D provocando o fenômeno de batimento. c) O alto-falante E emite ondas sonoras com frequências e fases diferentes do alto-falante D provocando o fenômeno conhecido como ruído. d) O alto-falante E emite ondas sonoras que apresentam um lapso de tempo em relação às emitidas pelo alto-falante D provocando o fenômeno de reverberação. e) O alto-falante E emite ondas sonoras em oposição de fase às emitidas pelo alto-falante D provocando o fenômeno de interferência destrutiva nos pontos equidistantes aos alto- falantes. 14. (Fmp 2018) Nas extremidades de uma corda vibrante de 80 cm de comprimento, são produzidos dois pulsos que se propagam em sentidos opostos. A velocidade de propagação de pulsos nesta corda é 10 cm s. Nas duas figuras a seguir, mostram-se imagens da corda em repouso (indicando pontos uniformemente distanciados sobre ela) e com os pulsos produzidos sobre ela no instante t 0.= Cinco das oito configurações abaixo correspondem a imagens obtidas a partir da observação da propagação dos pulsos. A sequência temporal das configurações que corresponde ao perfil dos pulsos na corda é a) 7 – 6 – 4 – 3 – 5 b) 2 – 7 – 3 – 8 – 6 c) 1 – 2 – 4 – 3 – 6 d) 1 – 2 – 7 – 6 – 3 e) 1 – 6 – 5 – 8 – 4 15. (Enem PPL 2018) Alguns modelos mais modernos de fones de ouvido contam com uma fonte de energia elétrica para poderem funcionar. Esses novos fones têm um recurso, denominado “Cancelador de Ruídos Ativo”, constituído de um circuito eletrônico que gera um sinal sonoro semelhante ao sinal externo de frequência fixa. No entanto, para que o cancelamento seja realizado, o sinal sonoro produzido pelo circuito precisa apresentar simultaneamente características específicas bem determinadas. Quais são as características do sinal gerado pelo circuito desse tipo de fone de ouvido? Página 4 de 6 a) Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 90 em relação ao sinal externo. b) Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 180 em relação ao sinal externo. c) Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 45 em relação ao sinal externo. d) Sinal de amplitude maior, mesma frequência e diferença de fase igual a 90 em relação ao sinal externo. e) Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e mesma fase do sinal externo. 16. (Famerp 2017) Dois pulsos transversais, 1 e 2, propagam-se por uma mesma corda elástica, em sentidos opostos, com velocidades escalares constantes e iguais, de módulos 60 cm s. No instante t 0,= a corda apresenta-se com a configuração representada na figura 1. Após a superposição desses dois pulsos, a corda se apresentará com a configuração representada na figura 2. Considerando a superposição apenas desses dois pulsos, a configuração da corda será a representada na figura 2, pela primeira vez, no instante a) 1,0 s. b) 1,5 s. c) 2,0 s. d) 2,5 s. e) 3,0 s. 17. (Enem 2017) O trombone de Quincke é um dispositivo experimental utilizado para demonstrar o fenômeno da interferência de ondas sonoras. Uma fonte emite ondas sonoras de determinada frequência na entrada do dispositivo. Essas ondas se dividem pelos dois caminhos (ADC e AEC) e se encontram no ponto C, a saída do dispositivo, onde se posiciona um detector. O trajeto ADC pode ser aumentado pelo deslocamento dessa parte do dispositivo. Com o trajeto ADC igual ao AEC, capta-se um som muito intenso na saída. Entretanto, aumentando-se gradativamente o trajeto ADC, até que ele fique como mostrado na figura, a intensidade do som na saída fica praticamente nula. Desta forma, conhecida a velocidade do som no interior do tubo (320 m s), é possível determinar o valor da frequência do som produzido pela fonte. O valor da frequência, em hertz, do som produzido pela fonte sonora é a) 3.200. b) 1.600. c) 800. d) 640. e) 400. 18. (Enem 2015) Certos tipos de superfícies na natureza podem refletir luz de forma a gerar um efeito de arco-íris. Essa característica é conhecida como iridescência e ocorre por causa do fenômeno da interferência de película fina. A figura ilustra o esquema de uma fina camada iridescente de óleo sobre uma poça d’água. Parte do feixe de luz branca incidente (1) reflete na interface ar/óleo e sofre inversão de fase (2), o que equivale a uma mudança de meio comprimento de onda. A parte refratada do feixe (3) incide na interface óleo/água e sofre reflexão sem inversão de fase (4). O observador indicado enxergará aquela região do filme com coloração equivalente à do comprimento de onda que sofre interferência completamente construtiva entre os raios (2) e (5), mas essa condição só é possível para uma espessura mínima da película. Considere que o caminho percorrido em (3) e (4) corresponde ao dobro da espessura E da película de óleo. Expressa em termos do comprimento de onda a espessura mínima é igual a a) . 4 λ b) . 2 λ c) 3 . 4 λ d) .λ e) 2 .λ Página 5 de 6 Resposta da questão 1: [C] A ressonância está relacionada ao recebimento de energia por um sistema quando uma de suas frequências naturais de vibração coincide com a frequência de excitação da fonte. Resposta da questão 2: [E] Para ocorrer máxima absorção de energia, o circuito receptor deve oscilar com a mesma frequência das ondas emitidas pela fonte, a estação de rádio ou o canal de TV. Isso caracteriza o fenômeno da ressonância. Resposta da questão 3: [C] Quando pulsos de uma certa frequência atingem um sistema que tem vibração natural de mesma frequência, o sistema absorve energia desses pulsos, aumentando a amplitude de vibração, podendo atingir o colapso. A esse fenômeno, dá-se o nome de ressonância. Resposta da questão 4: [C] Quando um sistema que tem frequência de vibração natural f é atingido por uma onda de mesma frequência, o sistema absorve energia dessa onda, aumentando sua amplitude de vibração. A esse fenômeno dá-se o nome de ressonância. Resposta da questão 5: [D] Análise das afirmativas: [I] Falsa. A difração também ocorre em ondas eletromagnéticas. [II] Verdadeira. Para ocorrência do fenômenode difração é necessário que a fenda tenha tamanho da ordem do comprimento de onda ou menor e seu efeito é mais acentuado a medida que a fenda ficar menor. [III] Verdadeira. O efeito é maior para fendas menores que o cumprimento de onda ou comprimentos de ondas maiores que a fenda. Resposta da questão 6: [B] Como as distâncias de P às fontes são iguais e a interferência é construtiva, podemos concluir que as fontes estão em concordância de fase. Para os pontos sobre as linhas nodais, há interferência destrutiva. Sendo assim, dadas condições do enunciado, sendo d a distância entre C e 2F , podemos escrever: ( ) m x m ímpar 2 3 d 4,25 2 d 5,75 m e 1m d 5,25 2 λ Δ λ λ λ = − = = = − = No ponto R, há interferência construtiva. Logo: CR 2 2 m OR 1m QO 0,25 m λ= = = = Portanto: x QR 1m 0,25 m 1,25 m= = + = Resposta da questão 7: [E] Comprimento das ondas sonoras: 3 v 340 f 0,85 10 0,4 m λ λ = = = Na posição do observador, temos que: 1 2d d m 2 0,4 3 2 m 2 m 5 λ − = − = = Portanto, como as fontes estão em fase e m é ímpar, há uma interferência destrutiva. Resposta da questão 8: [D] Como a corda está fixa, o primeiro pulso refletido irá sofrer inversão de fase, e, quando este se encontrar com o segundo pulso que ainda não refletiu, haverá uma interferência do tipo destrutiva, pois ambos os pulsos possuem fases contrárias que somadas se anulam mutuamente. Alternativa correta [D]. Resposta da questão 9: [B] O próprio fone possui um dispositivo que emite um sinal sonoro em oposição de fase com o som recebido, provocando o fenômeno de interferência, no caso, destrutiva. Resposta da questão 10: [D] Esse fenômeno ocorre quando há superposição de dois pulsos de mesma amplitude em oposição de fases. Esse fenômeno é denominado Interferência Destrutiva. Resposta da questão 11: [C] A partir das amplitudes de cada pulso de onda representadas no gráfico abaixo, realizando-se a soma da onda 1 com cada outra, obtém-se facilmente a resposta. RESOLUÇÃO Página 6 de 6 A onda 1 quando sobreposta à onda 2 irá produzir a forma Y, com a 3 resulta na forma X e com a 4 obtém-se a forma Z. Portanto, a resposta na ordem solicitada é 3 – 2 – 4. Resposta da questão 12: [B] Como a linha que passa por C é nodal, as fontes devem estar em oposição de fase. E como há 4 nós, sendo a distância entre eles igual a meio comprimento de onda, temos que: L 4 1m 2 λ λ= = Logo: 1 3 d 3 m 2 2 λ = = e 2 1 d m 2 2 λ = = 1 2 2 2 2 1 2 d d 1 d d 2 − = + = Resolvendo o sistema, chegamos a: 1 28 2 d m 4 + = e 2 28 2 d m 4 − = Portanto: ( ) 2 2 1 2 2 28 2 3 d d 24 − = = Resposta da questão 13: [E] Com a inversão da polaridade da caixa de som D, as ondas passam a ser emitidas em oposição de fase, o que causa uma interferência destrutiva em pontos equidistantes dos alto-falantes. Resposta da questão 14: [D] Para melhor visualização, o pulso da esquerda, que se propaga para a direita, foi pintado de vermelho; o pulso da direita, que se propaga para a esquerda, foi pintado de azul. A sequência temporal de figuras mostra as posições dos pulsos ao longo da corda, a cada segundo, a partir do instante inicial (t 0).= Para facilitar a identificação da opção correta [D], as figuras também estão enumeradas de acordo com as figuras mostradas no enunciado. Resposta da questão 15: [B] Para que o cancelamento seja realizado tem que haver interferência destrutiva. Para tal, os pulsos têm que tem mesma amplitude, mesma frequência e estar em oposição de fases, ou seja, defasados de 180 . Resposta da questão 16: [A] Podemos perceber que a situação da figura 2 se dará quando o vale do pulso 1 encontrar o pico do pulso 2. E isso se dará após cada um deles percorrer 60 cm. Logo: 60 cm 60 cm s t t 1s Δ Δ = = Resposta da questão 17: [C] Como a intensidade do som foi de muito intensa para nula, a interferência no ponto C foi de construtiva para destrutiva, sendo a condição para esta última dada por: ADC AECd d 2 λ − = Logo, o comprimento de onda deverá ser de: ( )2 40 30 40 cm 0,4 m 2 λ λ− = = = Pela Equação Fundamental da Ondulatória, obtemos a frequência pedida: v f 320 0,4f f 800 Hz λ= = = Resposta da questão 18: [A] A diferença entre os caminhos percorridos pelos dois raios que atingem o olho do observador é x 2E.Δ = Como há inversão de fase numa das reflexões, a interferência ocorre com inversão de fase. Assim, a diferença de caminhos deve ser igual a um número ímpar (i) de semiondas . 2 λ Então: ( )x i i 1, 3, 5, 7,... 2 λ Δ = = Como o enunciado pede a espessura mínima, i 1.= Assim: mín mín2E 1 E . 2 4 λ λ = =