Revisão Intercalada (R I) - Livro 3-082-084

Prévia do material em texto

82
R.I. (Revisão Intercalada) 
As frequências naturais da onda numa corda de com-
primento L com as extremidades fixas são dadas por 
fN= N ( )vL , sendo N o harmônico da onda e v a sua 
velocidade.
a) Na afinação Cebolão Ré Maior para a viola caipira, a 
corda mais fina do quinto par é afinada de forma que a 
frequência do harmônico fundamental é f1 fina = 220 Hz. 
A corda tem comprimento L =0,5 m e densidade linear 
μ = 5×10−3 kg/m.
Encontre a tensão ôaplicada na corda, sabendo que 
a velocidade da onda é dada por v .ôì=
τ
μ
b) Suponha que a corda mais fina do quinto par esteja afi-
nada corretamente com f1 fina = 220Hz e que a corda mais 
grossa esteja ligeiramente desafinada, mais frouxa do 
que deveria estar. Neste caso, quando as cordas são toca-
das simultaneamente, um batimento se origina da sobre-
posição das ondas sonoras do harmônico fundamental da 
corda fina de frequência f1fina, com o segundo harmônico 
da corda grossa, de frequência f2 grossa . A frequência do 
batimento é igual à diferença entre essas duas frequên-
cias, ou seja, fbat = f1fina – f2grossa.
Sabendo que a frequência do batimento é fbat = 4Hz, 
qual é a frequência do harmônico fundamental da 
corda grossa, f1grossa ? 
10. (Fuvest)
Em um grande tanque, uma haste vertical sobe e 
desce continuamente sobre a superfície da água, 
em um ponto P com frequência constante, gerando 
ondas, que são fotografadas em diferentes instan-
tes. A partir dessas fotos, podem ser construídos 
esquemas, onde se representam as cristas (regiões de 
máxima amplitude) das ondas, que correspondem a 
círculos concêntricos com centro em P. Dois desses 
esquemas estão apresentados a seguir, para um deter-
minado instante t0 = 0 s e para outro instante posterior, 
t = 2 s. Ao incidirem na borda do tanque, essas ondas 
são refletidas, voltando a se propagar pelo tanque, 
podendo ser visualizadas através de suas cristas. 
Considerando os esquemas a seguir.
a) Estime a velocidade de propagação V em m/s das 
ondas produzidas na superfície da água do tanque.
b) Estime a frequência f, em Hz, das ondas produzidas 
na superfície da água do tanque.
c) Represente as cristas das ondas que seriam visua-
lizadas em uma foto obtida no instante t = 6,0 s, 
incluindo as ondas refletidas pela borda do tanque.
NOTE E ADOTE:
Ondas, na superfície da água, refletidas por uma 
borda vertical e plana, propagam-se como se tives-
sem sua origem em uma imagem da fonte, de forma 
semelhante à luz refletida por um espelho. 
11. (Ufjf-pism 3 2020)
Duas estudantes resolveram medir a velocidade de 
uma ambulância através do efeito Doppler, usando 
um detector para captar as ondas sonoras da sirene 
da ambulância. O sinal do detector é convertido em 
sinal elétrico, em volts. Primeiramente, elas medi-
ram as ondas sonoras com a ambulância parada em 
relação ao detector. Depois elas mediram as ondas 
sonoras com a ambulância aproximando-se do 
detector. Os gráficos do sinal do detector, em função 
do tempo, estão mostrados na figura abaixo para 
as duas situações. No efeito Doppler, a frequência 
83
R.I. (Revisão Intercalada) 
medida f’ é dada por 0 som som fontef ' f v (v v ),= ± 
onde f0 é a frequência da fonte, que tem velocidade 
vfonte a velocidade do som é vsom = 340 m/s, e os 
sinais de + ou - na equação são usados a depender 
da velocidade relativa da fonte.
a) Qual das curvas, 1 ou 2, corresponde às medidas das 
ondas sonoras da ambulância parada em relação ao 
detector? Justifique.
b) Sabendo que a medida da frequência da ambulân-
cia parada, obtida do gráfico, é aproximadamente 
455 Hz, qual a velocidade da ambulância em movi-
mento? 
12. (Uel 2019)
A figura a seguir apresenta o espectro eletromag-
nético e os diferentes tipos de radiação que o 
compõem.
Na realidade, todas as radiações são ondas ele-
tromagnéticas e a classificação ocorre em termos 
do comprimento de onda λ, em metros, que 
está relacionado com a frequência f da onda, 
em Hz (Hz = s-1), pela relação λ ⋅ f = c, onde c 
é a velocidade da luz no vácuo (c = 3 ⋅ 108 m/s). A 
energia e a frequência das radiações se relacionam 
por E = h ⋅ f, onde h é a constante de Planck (h = 
4×10-15 e V/Hz).
A partir das informações contidas na figura e no 
texto, responda aos itens a seguir.
a) Considerando que a frequência da radiação emitida 
pelo cobre (Cu) é de 2 × 1018 Hz, determine a ener-
gia dessa radiação. Justifique sua resposta, apre-
sentando os cálculos envolvidos na resolução deste 
item.
b) Determine o comprimento da onda e classifique o 
tipo de radiação emitida pelo cobre. Justifique sua 
resposta, apresentando os cálculos envolvidos na 
resolução deste item. 
13. (Uerj)
Considere X e Y dois corpos homogêneos, constitu-
ídos por substâncias distintas, cujas massas corres-
pondem, respectivamente, a 20 g e 10 g.
O gráfico abaixo mostra as variações da temperatura 
desses corpos em função do calor absorvido por eles 
durante um processo de aquecimento.
Determine as capacidades térmicas de X e Y e, tam-
bém, os calores específicos das substâncias que os 
constituem. 
14. (Uerj)
Um copo contendo 200 g de água é colocado no 
interior de um forno de micro-ondas.
Quando o aparelho é ligado, a energia é absorvida 
pela água a uma taxa de 120 cal/s.
Sabendo que o calor específico da água é igual a 
1 cal.g-1.°C-1, calcule a variação de temperatura da 
água após 1 minuto de funcionamento do forno. 
15. (Ufjf-pism 3)
Na resolução, use quando necessário: 
g = 10 m/s2, π = 3,14, c = 3,0×108 m/s 
Em um determinado experimento sobre ondas esta-
cionárias emprega-se um longo tubo oco de vidro, 
um alto-falante, cuja frequência do som pode ser 
sintonizada, e um êmbolo móvel. Uma onda sonora 
produzida na extremidade aberta do tubo propaga-
-se por ele até atingir a extremidade oposta, onde é 
refletida de volta na parede do êmbolo. Ao retornar, 
a onda refletida interfere com a onda incidente e 
então, dependendo da frequência do som produ-
zido, forma-se um modo de vibração harmônico. 
No interior do tubo sonoro, se desprezarmos o que 
ocorre nas extremidades, a amplitude do desloca-
mento de ar da onda sonora estacionária pode ser 
representada pela figura.
84
R.I. (Revisão Intercalada) 
Aparecem regiões de amplitude máxima (os ventres) 
intercalados por regiões de amplitude mínima (os 
nós). Devido às condições desse experimento, para 
um tubo de comprimento , com uma extremidade 
aberta e a outra fechada, as frequências de ressonân-
cia, ou frequências das ondas estacionárias observa-
das, correspondem aos comprimentos de onda dados 
por: λ
m
 m
4
m
ë =  (com m = 1, 3, 5 etc.). Considere que 
a velocidade de som no ar seja v=340 m/s.
a) Considerando que o tubo descrito acima tem 125 cm 
de comprimento, calcule a frequência fundamental 
da onda estacionária gerada dentro dele.
b) Para outro experimento, agora num tubo de compri-
mento L, observa-se a onda estacionária da figura 
abaixo.
O valor do deslocamento X(t) das moléculas de ar na 
posição de um dos ventres dentro do tubo pode ser 
representado pelo gráfico abaixo. Nesta situação, 
determine o comprimento do tubo utilizado nesta 
experiência.