Prévia do material em texto
Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 1 de 52 1. (Unicamp 2019) Na opinião de Klaus R. Mecke, professor no Instituto de Física Teórica da Universidade de Stuttgart, Alemanha, o uso da linguagem da física na literatura obedeceria ao seguinte propósito: Uma função literária central da fórmula seria simbolizar a violência. A fórmula torna-se metáfora para a violência, para o calculismo desumano, para a morte e para a fria mecânica - para o golpe de força. Recorde- se também O Pêndulo de Foucault, de Umberto Eco, em que a fórmula do pêndulo caracteriza o estrangulamento de um ser humano. Passo a citar: “O período de oscilação, T, é independente da massa do corpo suspenso (igualdade de todos os homens perante Deus)...”. Também aqui a fórmula constitui uma referência irônica à marginalização do sujeito, reduzido à “massa inerte” suspensa. (Adaptado de Klaus R. Mecke, A imagem da Física na Literatura. Gazeta de Física, 2004, p. 6-7.) Segundo Mecke, a função literária de algumas noções da Física, presentes em determinados romances, expressa a) a falta de liberdade do sujeito nas relações sociais, mas o uso da independência do período do pêndulo simples com a massa do corpo suspenso, feito por Umberto Eco, está incorreto. b) a revogação parcial das leis da natureza, e o uso da independência do período do pêndulo simples com a massa do corpo suspenso, feito por Umberto Eco, está correto. c) a concordância quanto ao modo como representamos a natureza, mas o uso da independência do período do pêndulo simples com a massa do corpo suspenso, feito por Umberto Eco, está incorreto. d) a privação da liberdade do ser humano, e o uso da independência do período do pêndulo simples com a massa do corpo suspenso, feito por Umberto Eco, está correto. 2. (Unicamp 2019) Eventos sísmicos de grande magnitude causam imensos danos. As ondas sísmicas que se originam nesses eventos e que se propagam no interior da Terra são de dois tipos: longitudinais e transversais. A figura anterior representa um tipo de contato entre placas que dá origem a ondas sísmicas. Esse tipo de contato ocorre a) na Califórnia (EUA), e as ondas longitudinais são aquelas em que a oscilação se dá na direção de propagação. b) nos Andes (Chile), e as ondas transversais são aquelas em que a oscilação se dá perpendicularmente à direção de propagação. c) na Califórnia (EUA), e as ondas longitudinais são aquelas em que a oscilação se dá perpendicularmente à direção de propagação. d) nos Andes (Chile), e as ondas transversais são aquelas em que a oscilação se dá na direção de propagação. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Sempre que necessário, use e 3. (Unicamp 2021) Um dos fatores que determinam a capacidade de armazenamento de dados nos discos laser é o comprimento de onda do laser usado para gravação e leitura (ver figura abaixo). Isto porque o diâmetro do feixe laser no ponto de leitura no disco é diretamente proporcional ao comprimento de onda, No caso do Blu-Ray, usa-se um comprimento de onda na faixa azul (daí o Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 2 de 52 nome, em inglês), que é menor que o do CD e o do DVD. As lentes usadas no leitor de Blu-Ray são tais que vale a relação A partir das informações da figura, conclui- se que a frequência do laser usado no leitor Blu-Ray é a) b) c) d) 4. (Ime 2020) Um sistema mecânico, composto por um corpo de massa conectado a uma mola, está inicialmente em equilíbrio mecânico e em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito, conforme mostra a figura. Um projétil esférico de massa é disparado na direção horizontal contra a massa provocando um choque perfeitamente inelástico que inicia uma oscilação no sistema. Dados: - - - amplitude de oscilação do sistema e - frequência angular A velocidade do projétil antes do choque entre as massas e em é: a) b) c) d) e) 5. (Esc. Naval 2020) Um sistema massa- mola e um pêndulo simples executam um movimento harmônico simples. Conforme mostra figura a seguir. Sabendo que em os dois sistemas estão na posição de amplitude máxima de seus movimentos, como na figura, determine o tempo em segundos que eles levarão para se encontrarem novamente nessa mesma posição, e marque a opção correta. (Dados: a) b) c) d) e) 6. (Ime 2020) Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 3 de 52 Obs: as dimensões do corpo preso ao pêndulo são desprezíveis em relação ao seu comprimento. Um foguete desloca-se com aceleração constante que forma um ângulo com a vertical, como mostra a figura, em uma região cujo campo gravitacional local é No interior do foguete há um pêndulo simples de comprimento Na condição de equilíbrio, o período do pêndulo para oscilações de pequenas amplitudes é: a) b) c) d) e) 7. (Unioeste 2020) Dois osciladores harmônicos, A e B, tem suas posições em função do tempo representadas pelas funções periódicas mostradas na figura. O oscilador A é composto por uma massa presa a uma mola de constante elástica O oscilador B é composto por uma massa presa a uma mola de constante elástica As massas das molas são desprezíveis. Para cada oscilador a massa oscila em torno da posição de equilíbrio sobre superfície horizontal sem atrito. A respeito desses dois osciladores, assinale a alternativa INCORRETA. a) A razão entre os períodos dos osciladores A e B é igual a b) No tempo a energia cinética do oscilador B é maior que a do oscilador A. c) A razão entre as frequências angulares dos osciladores A e B é igual a d) Se necessariamente e) O ângulo de fase inicial dos osciladores A e B tem valores e respectivamente. 8. (Ita 2020) Num ambiente controlado, o período de um pêndulo simples é medido a uma temperatura Sendo o coeficiente de dilatação linear do fio do pêndulo, e considerando a aproximação binomial para pode-se dizer que, com aumento de o período do pêndulo a) aumenta de b) aumenta de c) diminui de d) diminui de e) permanece inalterado. 9. (Esc. Naval 2020) No esquema da figura abaixo, uma fonte coloca uma corda a vibrar, no modo fundamental, com uma frequência de Considere que a corda seja inextensível e a polia ideal. Considere ainda que a massa do bloco nessa situação seja e a distância Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 4 de 52 igual a Quadruplicando a massa da bloco, qual seria a nova frequência de oscilação se a corda fosse posta a vibrar novamente no modo fundamental? (Dado: a) b) c) d) e) 10. (Ime 2020) Uma fonte sonora de frequência é arremessada verticalmente para cima, com velocidade inicial de um ponto da superfície terrestre no qual a aceleração da gravidade é Dados: - aceleração da gravidade: e - velocidade inicial da fonte sonora: Nota: despreze a resistência do ar e a variação da aceleração da gravidade com a altitude. A frequência percebida segundos mais tarde por um observador estático situado no local do arremesso é tal que a) b) c) d) e) 11. (Ime 2020) Um indivíduo instalou uma fonte de luz monocromática linearmente polarizada na roda do seu carro, irradiando em direção ortogonal à roda e paralela ao solo. O veículo está em movimento retilíneo em velocidade constante. Um detector linearmente polarizado desloca-se, acompanhando o eixo da roda, na mesma velocidade e sentido do carro. O gráfico da intensidade luminosa captada pelo detector, emfunção do ângulo em graus, entre os planos de polarização da luz e do detector, é: a) b) c) d) Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 5 de 52 e) 12. (Esc. Naval 2020) Um atleta de triatlon treina pedalando em uma via com velocidade constante, quando uma viatura da polícia rodoviária, em perseguição a outro veículo, aproxima-se com a sirene ligada. Quando a viatura ultrapassa o ciclista afastando-se dele, este passa a ouvir a sirene com uma frequência de valor da frequência que ele ouvia antes, com a viatura se aproximando. Sabendo que o atleta e a viatura estavam no mesmo sentido e a viatura estava a uma velocidade constante de qual era a velocidade aproximada do ciclista? (Dado: velocidade do som a) b) c) d) e) 13. (Ita 2020) O som produzido pelo alto- falante (fonte) ilustrado na figura tem frequência de e chega a um microfone através de dois caminhos diferentes. As ondas sonoras viajam simultaneamente pelo tubo esquerdo de comprimento fixo, e pelo tubo direito cujo comprimento pode ser alterado movendo-se a seção deslizante(tal qual um trombone). As ondas sonoras que viajam pelos dois caminhos interferem-se em Quando a seção deslizante do caminho é puxada para fora por a intensidade sonora detectada pelo microfone passa de um máximo para um mínimo. Assinale o módulo da velocidade do som no interior do tubo. a) b) c) d) e) 14. (Ime 2020) Uma fonte luminosa emite uma luz com comprimento de onda no vácuo, na direção de um anteparo localizado em Em frente ao espelho localizado em encontra-se a película com índice de refração e, em frente ao espelho localizado em encontra-se uma a película com índice de refração Observações: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 6 de 52 - os espelhos equidistam do centro do anteparo - após ser emitido do ponto o feixe de luz reflete em direção a e refrata em direção a - após refletir em o feixe refrata diretamente em direção a e - após refletir em o feixe volta a refletir totalmente em em direção a O menor índice de refração para que ocorra interferência totalmente destrutiva para um observador localizado em é a) b) c) d) e) 15. (Ita 2019) Considere um corpo celeste esférico e homogêneo de massa e raio atravessado de polo a polo por um túnel cilíndrico retilíneo de diâmetro desprezível. Em um desses polos um objeto pontual é solto a partir do repouso no instante Sendo a constante universal de gravitação, esse objeto vai alcançar o outro polo após o intervalo de tempo dado por a) b) c) d) e) 16. (Esc. Naval 2019) Analise as figuras abaixo. A figura (2) acima mostra um sistema massa-mola em equilíbrio estático, cuja mola possui constante elástica e o bloco, massa prestes a ser atingido por um projétil, de massa desprezível, que em seguida no bloco se aloja, passando o sistema mola+projétil+bloco a oscilar em MHS com uma frequência angular Sendo a aceleração da gravidade local e sabendo que o ponto mais alto que o bloco+projétil atinge coincide com o zero da mola, conforme a figura (4), qual a velocidade adquirida pelo bloco+projétil imediatamente após a colisão figura (3) e, qual é a amplitude do MHS executado pelo sistema? a) e amplitude b) e amplitude c) e amplitude d) e amplitude e) e amplitude 17. (Unioeste 2019) Dois pêndulos sujeitos ao campo gravitacional terrestre estão representados nas figuras abaixo. O pêndulo é composto por uma pequena esfera de massa presa a um fio de massa desprezível e comprimento Após ser liberada de uma altura medida em relação à posição de equilíbrio, a esfera oscila em pequenos ângulos com a vertical. O pêndulo é composto por duas esferas de massas iguais presas a fios de Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 7 de 52 massas desprezíveis e comprimento A esfera encontra-se em repouso quando a esfera é liberada da altura Após a colisão inelástica entre as massas e essas passam a se mover juntas formando um único corpo de massa Despreze a resistência do ar. Assinale a alternativa INCORRETA sobre esses dois pêndulos. a) Após a colisão no pêndulo o período de oscilação dos dois pêndulos, e é o mesmo. b) Após a colisão no pêndulo a frequência de oscilação dos dois pêndulos, e é a mesma. c) No pêndulo se é o módulo da velocidade da massa imediatamente antes da colisão, a velocidade do corpo formado pelas duas massas imediatamente após a colisão é d) A altura máxima que o pêndulo atinge após a colisão é quatro vezes menor que a altura máxima que o pêndulo atinge nas suas oscilações. e) A energia potencial máxima que o pêndulo A armazena é a metade da energia potencial máxima armazenada no pêndulo 18. (Uece 2019) Considere duas ondas sonoras que produzem variações na pressão em um mesmo ponto do espaço por onde elas se propagam. Caso a pressão nesse ponto seja dada por quando uma das ondas passa, e quando a outra passa pelo ponto, é correto afirmar que as duas ondas têm a) amplitudes diferentes. b) mesmo timbre. c) frequências diferentes. d) mesma fase. 19. (G1 - ifsul 2019) A figura a seguir representa um aparato experimental para demonstração de ondas estacionárias em cordas. O experimento, conhecido como gerador de ondas estacionárias, é composto por um vibrador, um dinamômetro, uma corda e uma base sólida para fixação do aparato. Sabe-se que a corda utilizada tem comprimento igual a metro e massa igual a gramas. Considerando a onda estacionária gerada no momento em que a foto do experimento foi registrada e o fato de, nesse instante, o dinamômetro indicar uma força de tensão de Newtons, a frequência de vibração da fonte é igual a a) b) c) d) 20. (Insper 2019) O esquema da figura ilustra o perfil de uma cuba de ondas de profundidade espraiada, cheia de água. É uma simulação do que acontece na realidade em uma praia marinha. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 8 de 52 Uma fonte vibratória localizada na parte profunda da cuba, produz frentes de onda retas, paralelas à “praia”, com frequência Sabe-se que ondas mecânicas na água sofrem mais refringência com a diminuição da profundidade. Considerando as velocidades e de propagação das frentes de onda nas profundidades e respectivamente, assim como os comprimentos de onda e e frequências de oscilação e são corretas as relações de ordem: a) e b) e c) e d) e e) e 21. (Esc. Naval 2019) Analise a figura abaixo. A figura acima mostra uma corda, presa em suas duas extremidades a dois blocos de massa cada um. Uma fonte sonora que oscila numa frequência angular de está em ressonância com o trecho da corda, de oscilando, assim, em seu segundo harmônico. Observa-se que, na oscilação do trecho da corda, não há movimento dos blocos. Qual a massa, em dessa corda que possui de comprimento? Dado: a) b) c) d) e) 22. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2019) Um bloco de massa é mantido em repouso, preso a uma corda de densidade linear de massa que tem sua outra extremidade fixa no ponto de uma parede vertical. Essa corda passa por uma roldana ideal presa em uma barra fixa na parede, formando um ângulo de com a barra. Considere que um diapasão seja colocado para vibrar próximo desse sistema e que ondas estacionárias se estabeleçam no trecho da corda. Sabendo que a velocidadede propagação de uma onda por uma corda de densidade linear de massa submetida a uma força de tração é dada por que que e considerando as informações da figura, pode-se afirmar que a frequência fundamental de ondas estacionárias no trecho da corda é Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 9 de 52 a) b) c) d) e) 23. (Ime 2019) Um tubo sonoro de comprimento total aberto nas duas extremidades, possui uma parede móvel em seu interior, conforme a figura. Essa parede é composta de material refletor de ondas sonoras e pode ser transladada para diferentes posições, dividindo o tubo em duas câmaras de comprimento e Duas ondas sonoras distintas adentram nesse tubo, uma pela abertura da esquerda, com e outra pela abertura da direita, com Em relação às ondas sonoras, os valores de e em cm, que possibilitarão a formação de ondas ressonantes em ambas as cavidades são, respectivamente: Dado: - O meio no interior do tudo é o ar, onde o som se propaga com velocidade a) e b) e c) e d) e e) e 24. (Mackenzie 2019) No campeonato de Fórmula 1 na cidade brasileira de São Paulo, a fim de determinar a velocidade dos carros de corrida com um frequenciômetro especialmente adaptado, um operador fica no interior de um posto na pista, verificando o módulo da velocidade dos carros que se aproximam. O posto está com uma sirene emitindo um som de frequência e o frequenciômetro que mede a frequência percebida por um referencial no automóvel acusa o valor Adotando-se como o módulo da velocidade do som no ar, afirma-se que o módulo da velocidade do automóvel que se aproxima do posto, em vale, aproximadamente, a) b) c) d) e) 25. (Esc. Naval 2019) Uma fonte sonora puntiforme emite ondas harmônicas e esféricas em um meio homogêneo e isotrópico. Para duas distâncias da fonte, e as amplitudes da onda correspondentes são, respectivamente, e Sabendo-se que qual a razão a) b) c) d) e) 26. (Ita 2019) Em fйrias no litoral, um estudante faz para um colega as seguintes observaзхes: I. A luz solar consiste de uma onda eletromagnйtica transversal, nгo polarizada e policromбtica. II. A partir de um certo horбrio, toda a luz solar que incide sobre o mar sofre reflexгo total. III. A brisa marнtima й decorrente da diferenзa entre o calor especнfico da areia e o da бgua do mar. A respeito dessas observaзхes, й correto afirmar que a) todas são verdadeiras. b) apenas I é falsa. c) apenas II é falsa. d) apenas III é falsa. e) há mais de uma observação falsa. 27. (Fatec 2019) No curso de “Big Data no Agronegócio” da FATEC, o aluno estuda sobre eletrônica, circuitos eletrônicos e suas Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 10 de 52 propriedades, tais como ondas que podem ser registradas em um osciloscópio. A figura representa duas dessas ondas que se propagam em sentidos opostos e com mesma velocidade de módulo Considerando a situação apresentada pela figura no instante podemos afirmar que, após a) segundo, a superposição das ondas 1 e 2 apresenta uma nova onda com amplitude de volt. b) segundo, ocorre uma interferência destrutiva total. c) o cruzamento das ondas, a onda 2 é completamente amortecida. d) o cruzamento das ondas, a amplitude da onda 2 fica maior que a da onda 1. e) o cruzamento das ondas, a frequência da onda 1 fica maior que a da onda 2. 28. (Ita 2018) Um pêndulo simples de massa e haste rígida de comprimento é articulado em torno de um ponto e solto de uma posição vertical, conforme a Figura 1. Devido à gravidade, o pêndulo gira atingindo uma membrana ligada a um tubo aberto em uma das extremidades, de comprimento e área da seção transversal (Figura 2). Após a colisão de reduzida duração, o pêndulo recua atingindo um ângulo máximo (Figura 3). Sejam a densidade de equilíbrio do ar e a velocidade do som. Supondo que energia tenha sido transferida somente para a harmônica fundamental da onda sonora plana no tubo, assinale a opção com a amplitude da oscilação das partículas do ar. a) b) c) d) e) 29. (Upe-ssa 3 2018) Uma pequena esfera de massa é presa a um fio ideal, de comprimento fixado em um ponto no fundo de um tanque. O sistema está imerso em um líquido de densidade desconhecida e oscila com pequena amplitude com um período A densidade da esfera é menor que a densidade do líquido. Desconsiderando os efeitos resistivos, determine a massa de líquido deslocada pela esfera. Dados: e a) b) c) d) e) 30. (Esc. Naval 2018) Analise a figura abaixo. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 11 de 52 A figura acima mostra um pêndulo oscilando em movimento harmônico simples. Sua equação de posição angular em função do tempo é dada por: radianos. Sabe-se que é o comprimento do pêndulo, e é a aceleração da gravidade local. Qual a velocidade linear, em da massa quando passa pelo ponto mais baixo de sua trajetória? Dado: considere a) b) c) d) e) 31. (G1 - ifsul 2018) Um sistema massa- mola horizontal é composto por um bloco de massa realizando um movimento harmônico simples ao longo de um eixo preso à extremidade de uma mola ideal de constante elástica O comportamento da posição da partícula, em função do tempo é representado pelo gráfico ilustrado na figura abaixo. A posição ocupada por essa partícula no instante é de, aproximadamente, a) b) c) d) 32. (Ufu 2018) Considere duas situações em que dois pêndulos e de mesmo comprimento oscilam livremente em um cenário isento de resistência do ar. A esfera tem o mesmo volume que a todavia, por serem de materiais diferentes, a densidade de é um terço da de Ambas são soltas da mesma altura e do repouso para iniciarem a oscilação. Com base na situação descrita, são feitas algumas afirmações. I. O período de oscilação de é igual ao de II. A velocidade com que passa pelo ponto mais baixo da trajetória é três vezes maior do que a velocidade com que passa pelo mesmo ponto. III. A aceleração com que passa pelo ponto mais baixo da trajetória é maior do que a de A nesse mesmo ponto. Em relação às afirmações acima, marque V para as verdadeiras e F para as falsas e assinale a alternativa correta. a) I – F; II – V; III – F. b) I – V; II – F; III – V. c) I – F, II – V; III – V. d) I – V; II – F; III – F. 33. (Esc. Naval 2018) Analise o gráfico abaixo. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 12 de 52 Em uma série de experiências, foi medido, para três valores do comprimento o período de oscilação correspondente a meio comprimento de onda estacionária entre as extremidades fixas de uma corda com densidade linear de massa Os resultados, representados no gráfico (linear) da figura acima, indicam que a tensão na corda, em newtons, em todas as experiências realizadas, foi igual a: a) b) c) d) e) 34. (Ita 2018) Com um certo material, cujas camadas atômicas interdistam de uma distância interage um feixe de radiação que é detectado em um ângulo conforme a figura. Tal experimento é realizado em duas situações: (I) o feixe é de raios X monocromáticos, com sua intensidade de radiação medida por um detector, resultando numa distribuição de intensidade em função de com valor máximo para e (II) o feixe é composto por elétrons monoenergéticos, com a contagem do número de elétrons por segundo para cada ângulo medido, resultandono seu valor máximo para Assinale a opção com possíveis mudanças que implicam a alteração simultânea dos ângulos e medidos. a) Aumenta-se a intensidade do feixe de raio X e diminui-se a velocidade dos elétrons. b) Aumenta-se a frequência dos raios X e triplica-se o número de elétrons no feixe. c) Aumentam-se o comprimento de onda dos raios X e a energia cinética dos elétrons. d) Dobram-se a distância entre camadas (pela escolha de outro material) e o comprimento de onda dos raios X. Além disso, diminui-se a velocidade dos elétrons pela metade. e) Diminui-se a intensidade dos raios X e aumenta-se a energia dos elιtrons. 35. (Insper 2018) Algumas pessoas apreciam assistir a eventos esportivos pela TV enquanto ouvem sua narração pelo rádio. Entretanto, ocorre uma defasagem entre as recepções da imagem gerada pela TV e o som emitido pelo rádio. Essa defasagem ocorre porque a) as ondas de rádio são mecânicas, e as de TV são eletromagnéticas, mas ambas viajam à mesma velocidade no ar; as ondas de rádio são refletidas pela ionosfera, enquanto as de TV são refletidas por satélites artificiais mais distantes da superfície terrestre. b) ambas as ondas são eletromagnéticas, vibram com a mesma frequência diferindo pelos seus comprimentos de onda e pelas Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 13 de 52 velocidades de propagação no ar; ambas são refletidas apenas por satélites artificiais. c) ambas são eletromagnéticas e, apesar de vibrarem com frequências diferentes, viajam no ar com a mesma velocidade; as de rádio são refletidas pela ionosfera, enquanto as de TV são refletidas por satélites artificiais mais distantes da superfície terrestre. d) ambas as ondas são eletromagnéticas, mas, por vibrarem com frequências diferentes, viajam no ar a velocidades diferentes, mesmo sendo ambas refletidas pela ionosfera. e) as ondas de rádio são mecânicas e viajam no ar mais devagar do que as de TV, que são eletromagnéticas, embora ambas sejam refletidas pela ionosfera. 36. (Ime 2018) Como mostra a figura acima, um microfone está pendurado no teto, preso a uma mola ideal, verticalmente acima de um alto- falante que produz uma onda sonora cuja frequência é constante. O sistema está inicialmente em equilíbrio. Se o microfone for deslocado para baixo de uma distância e depois liberado, a frequência captada pelo microfone ao passar pela segunda vez pelo ponto de equilíbrio será: Dados: - frequência da onda sonora produzida pelo alto-falante: - constante elástica da mola: - massa do microfone: e - velocidade do som: a) b) c) d) e) 37. (Ita 2018) Em queixa à polícia, um músico depõe ter sido quase atropelado por um carro, tendo distinguido o som em Mi da buzina na aproximação do carro e em Ré, no seu afastamento. Então, com base no fato de ser de a relação das frequências a perícia técnica conclui que a velocidade do carro, em deve ter sido aproximadamente de a) b) c) d) e) 38. (Upe-ssa 3 2018) A fim de investigar os níveis de poluição sonora, causados por dois bares que funcionam próximos a um conjunto residencial, um pequeno modelo foi esquematizado na figura a seguir. Cada círculo representa uma instalação com uma numeração de 1 a 16. Os bares funcionam nos números 1 e 3, e as residências, nos demais números. Supondo que os bares sejam duas fontes sonoras de mesma potência, que produzem ondas de mesma fase e comprimento de onda igual a assinale a alternativa CORRETA. a) 6 é um ponto de interferência destrutiva. b) 3 é um ponto de interferência destrutiva. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 14 de 52 c) 2, 5 e 7 recebem a mesma intensidade sonora. d) 2 e 4 são pontos de interferência construtiva. e) 9 e 11 são pontos de interferência construtiva. 39. (Fmp 2018) Nas extremidades de uma corda vibrante de de comprimento, são produzidos dois pulsos que se propagam em sentidos opostos. A velocidade de propagação de pulsos nesta corda é 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 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 40. (Upe-ssa 3 2018) Uma montagem de um experimento de fenda dupla foi realizada conforme ilustrada na figura ao a seguir. Para e podemos afirmar que o nono máximo de interferência está a uma altura igual a a) b) c) d) e) 41. (Unesp 2018) Define-se a intensidade de uma onda como potência transmitida por unidade de área disposta perpendicularmente à direção de propagação da onda. Porém, essa definição não é adequada para medir nossa percepção de sons, pois nosso sistema auditivo não responde de forma linear à intensidade das ondas incidentes, mas de forma logarítmica. Define-se, então, nível sonoro como sendo dado em decibels e Supondo que uma pessoa, posicionada de forma que a área de de um de seus tímpanos esteja perpendicular à direção de propagação da onda, ouça um som contínuo de nível sonoro igual a durante a quantidade de energia que atingiu seu tímpano nesse intervalo de tempo foi Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 15 de 52 a) b) c) d) e) 42. (Unioeste 2018) O Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN) recentemente alterou a resolução que regulamentava o valor do nível sonoro permitido que poderia ser emitido por um veículo automotor. A norma antiga, no seu artigo primeiro, diz o seguinte: “A utilização, em veículos de qualquer espécie, de equipamento que produza som só será permitida, nas vias terrestres abertas à circulação, em nível sonoro não superior a 80 decibéis, medido a 7 metros de distância do veículo” (BRASIL, 2006). Considerando-se um alto-falante como uma fonte pontual e isotrópica de som, que emite ondas sonoras esféricas, assinale a alternativa CORRETA que indica a potência mínima que ele deve possuir para produzir um nível sonoro de decibéis a metros de distância. Dados: Limiar de audibilidade e Fonte: BRASIL, Min. das Cidades. CONTRAN - Conselho Nacional de Trânsito. Resolução nº 204, de 20-10-2006 regulamenta o volume e a frequência dos sons produzidos por equipamentos utilizados em veículos. p. 1-4, out. 2006. a) b) c) d) e) TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Na resolução, use quando necessário: 43. (Ufjf-pism 3 2018) Uma criança está brincando em um balanço no parque, ao meio dia, com o sol a pino. A posição de sua sombra, projetada no chão, executa um movimento harmônico simples e é descrita pela função onde é dado em metros e em segundos, e Indique a opção que corresponde CORRETAMENTE aos valores do período, velocidade e aceleração máximas que a sombra atinge. a) b) c) d) e) 44. (Uece 2017) Duas massas, são presas uma a outra por uma mola, e o sistema é livre para deslizar sem atrito em uma mesa horizontal. Considerando que, durante oscilação do conjunto, as massas se aproximam e se afastam uma da outra com frequências e amplitudes constantes. Assumindo que a posição do centro de massa do sistema não se altere, é correto afirmar que a) oscila com amplitude menor que e ambas com a mesma frequência. b) oscila com amplitude menorque e ambas com a mesma frequência. c) ambas oscilam com amplitudes e frequências iguais. d) ambas oscilam com amplitudes iguais e com frequência maior. 45. (Uece 2017) Considere uma partícula se movimentando por uma trajetória circular no plano As projeções do movimento nos eixos e são movimentos a) harmônicos simples. b) harmônico simples e uniforme, respectivamente. c) uniforme e harmônico simples, respectivamente. d) uniformes. 46. (Uece 2017) Em um oscilador harmônico simples, do tipo massa-mola, a posição e a velocidade podem variar com o tempo conforme as seguintes funções: a) e Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 16 de 52 b) e c) e d) e 47. (Esc. Naval 2017) Analise o gráfico abaixo. O gráfico acima representa a posição de uma partícula que realiza um MHS (Movimento Harmônico Simples), em função do tempo A equação que relaciona a velocidade em da partícula com a sua posição é a) b) c) d) e) 48. (G1 - ifsul 2017) O gráfico a seguir, representa a posição de uma massa presa à extremidade de uma mola. Com base neste gráfico, afirma-se que a velocidade e a força no instante indicado pela linha tracejada são respectivamente: a) positiva; a força aponta para a direita. b) negativa; a força aponta para a direita. c) nula; a força aponta para a direita. d) nula; a força aponta para a esquerda. 49. (Ita 2017) Na figura, um tubo fino e muito leve, de área de seção reta e comprimento encontra-se inicialmente cheio de água de massa e massa específica Graças a uma haste fina e de peso desprezível, o conjunto forma um pêndulo simples de comprimento medido entre o ponto de suspensão da haste e o centro de massa inicial da água. Posto a oscilar, no instante inicial começa a pingar água pela base do tubo a uma taxa constante Assinale a expressão da variação temporal do período do pêndulo. a) b) c) d) e) 50. (Udesc 2017) Um antigo relógio de pêndulo (considere-o como um pêndulo simples) é constituído de uma barra metálica delgada. Este relógio é construído e calibrado para a região Norte do Brasil. Considere uma situação na qual ele é enviado da região Norte para a região Sul do Brasil, experimentando uma variação de temperatura média Em virtude desta mudança de temperatura o comprimento da barra é alterado, ocasionando uma mudança em seu período de oscilação. Sejam: - o comprimento do pêndulo quando na região Norte, na temperatura média - o comprimento do pêndulo quando na região Sul, na temperatura média - o coeficiente de dilatação linear da barra Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 17 de 52 metálica que forma o pêndulo; - o período das oscilações do pêndulo quando na região Norte; - o período das oscilações do pêndulo quando na região Sul; - a aceleração da gravidade (considere o mesmo valor nas duas regiões). Com base nestas informações, é correto afirmar que o coeficiente de dilatação linear da barra metálica vale: a) b) c) d) e) 51. (Ita 2017) A figura mostra dois anteparos opacos à radiação, sendo um com fenda de tamanho variável com centro na posição e o outro com dois fotodetectores de intensidade da radiação, tal que se situa em e em No sistema incide radiação eletromagnética de comprimento de onda constante. Num primeiro experimento, a relação entre e é tal que e são feitas as seguintes afirmativas: I. Só detecta radiação. II. e detectam radiação. III. não detecta e detecta radiação. Num segundo experimento, é reduzido até à ordem do comprimento de e, neste caso, são feitas estas afirmativas: IV. detecta radiação de menor intensidade que a detectada em V. Só detecta radiação. VI. Só detecta radiação. Assinale as afirmativas possíveis para a detecção da radiação em ambos os experimentos. a) I, II e IV b) I, IV e V c) II, IV e V d) III, V e VI e) I, IV e VI 52. (Fatec 2017) Um aluno do curso de Cosméticos da FATEC trabalha em uma indústria farmacêutica fazendo aprimoramento de Filtros Solares Físicos e Químicos (FSF e FSQ, respectivamente). Para isso, ele estuda as radiações solares chamadas de UVA e UVB, montando um quadro esquemático. Baseando-se nas informações apresentadas no quadro, é certo afirmar que a) a radiação UVA possui menor comprimento de onda e produz os mesmos efeitos que a UVB. b) as duas radiações não são igualmente penetrantes e não são refletidas por FSF. c) as duas radiações penetram as mesmas camadas da pele e são absorvidas por FSQ. d) a radiação UVA apresenta maior frequência e é mais penetrante que a UVB. e) a radiação UVB apresenta maior frequência e menor comprimento de onda que a UVA. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 18 de 52 53. (Fcmmg 2017) Em ortopedia, o Tratamento por Ondas de Choque pode ser prescrito para tratar de diversos tipos de lesões. Especialmente indicado para problemas nas inserções entre tendões e ossos, tais como as tendinites. O dispositivo usado nesse tratamento está mostrado na figura abaixo. As ondas de choque podem ser entendidas como: a) Ondas luminosas que causam um pequeno aquecimento nos pés. b) Ondas sonoras curtas que provocam uma reação no organismo. c) Ondas elétricas que produzem pequenos choques nos nervos. d) Ondas eletromagnéticas que atuam nos músculos lesionados. 54. (Upf 2017) Isaac Newton é reconhecido como um dos grandes gênios da humanidade. Em sua lápide, na Abadia de Westminster, em Londres, está escrito: “Disse Deus ‘Faça-se Newton’ e houve luz nas jazidas”. Dentre suas contribuições para o desenvolvimento da Física, estão os estudos relacionados à dispersão da luz do Sol ao atravessar um prisma de vidro. Nessas condições, ocorre a decomposição da luz branca nas várias cores. Com relação ao fenômeno de dispersão da luz branca, analise as informações a seguir. I. O arco-íris aparece quando os raios de luz branca incidem em gotículas de água presentes na atmosfera. II. A cor que sofre menor desvio quando a luz branca atravessa um prisma de vidro é a vermelha. III. A frequência das cores que compõem a luz branca não sofre alteração ao atravessar um prisma. IV. No interior de um prisma de vidro, as diversas cores que compõem a luz branca apresentam velocidades de propagação diferentes. Está correto o que se afirma em: a) II e IV, apenas. b) I e III, apenas. c) II, III e IV, apenas. d) I, II, III e IV. e) I e II, apenas 55. (Ime 2017) Uma corda mista sobre o eixo horizontal tem uma densidade linear para a coordenada e outra para Uma onda harmônica, dada por onde é o instante de tempo, propaga-se na região onde e é parcialmente refletida e parcialmente transmitida em Se a onda refletida e a transmitida são dadas por e respectivamente, onde e são constantes, então a razão entre as amplitudes da onda refletida e da incidente, dada por é igual a: Observação: - considere para próximo a zero. a) b) c) d) e) 56. (Ueg 2017) As ondas em um oceano possuem metros de distância entre cristas sucessivas. Se as cristas se deslocam a cada qual seria a frequência, em de uma boia colocada nesse oceano? a) b) c) d) e) Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 19 de 52 57. (Ufrgs 2017) Um apontador laser emite uma radiação de comprimento de onda igual a isto é, São dadas a velocidade da luz no ar, e a constante de Planck, Os valores que melhor representama frequência da radiação e a energia de cada fóton são, respectivamente, a) e b) e c) e d) e e) e 58. (Unicamp 2017) Considere que, de forma simplificada, a resolução máxima de um microscópio óptico é igual ao comprimento de onda da luz incidente no objeto a ser observado. Observando a célula representada na figura abaixo, e sabendo que o intervalo de frequências do espectro de luz visível está compreendido entre e a menor estrutura celular que se poderia observar nesse microscópio de luz seria (Se necessário, utilize a) o ribossomo. b) o retículo endoplasmático. c) a mitocôndria. d) o cloroplasto. 59. (Ita 2017) Uma onda harmônica propaga-se para a direita com velocidade constante em uma corda de densidade linear A figura mostra duas fotos da corda, uma num instante e a outra no instante Considere as seguintes afirmativas: I. A velocidade mínima do ponto da corda é de II. O ponto realiza um movimento oscilatório com período de III. A corda está submetida a uma tensão de Assinale a(s) afirmativa(s) possível(possíveis) para o movimento da onda na corda a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III. 60. (Ime 2017) Um patinador em velocidade constante de vai ao encontro de uma escadaria, batendo palma. O som produzido pela palma é refletido horizontalmente em cada degrau de de largura, fazendo com que o patinador perceba um som composto por vários tons. A menor componente de frequência da onda sonora refletida percebida com um máximo de intensidade pelo patinador, em é: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 20 de 52 Dado: velocidade de propagação do som: a) b) c) d) e) 61. (Uece 2017) Considere um forno micro- ondas que opera na frequência de O aparelho produz ondas eletromagnéticas estacionárias no interior do forno. A distância de meio comprimento de onda, em entre nodos do campo elétrico é aproximadamente (Dado: considere a velocidade da luz no ar, a) b) c) d) 62. (Ufjf-pism 3 2017) Pedro é músico e estudante de Física. Certo dia, Pedro estava no alto de um palco afinando seu violão. Ele usava um diapasão em Lá fundamental do piano que vibra com uma frequência de Por um descuido, Pedro inadvertidamente deixou o diapasão cair. Ele, que tem um ouvido muito bom, percebeu que enquanto o diapasão caía, o som percebido se alterava para frequências diferentes daqueles que ele estava ouvindo antes. Muito curioso, Pedro resolveu determinar a frequência do diapasão percebido por ele, no instante imediatamente antes de o diapasão tocar o chão. Para isso, ele mediu a altura de queda em e considerando a velocidade do som no ar como ele chegou a um valor de: a) b) c) d) e) 63. (Fgv 2017) As figuras a seguir representam uma foto e um esquema em que e são fontes de frentes de ondas mecânicas planas, coerentes e em fase, oscilando com a frequência de As ondas produzidas propagam-se a uma velocidade de Sabe-se que e que é um ponto vibrante de máxima amplitude. Nessas condições, o menor valor de deve ser a) b) c) d) e) 64. (G1 - ifsul 2017) Considerando o estudo sobre Ondas e os fenômenos ondulatórios, analise as afirmações abaixo. I. No fenômeno da reflexão das ondas, o ângulo formado entre o raio de onda incidente e a reta normal à superfície, é sempre igual ao ângulo formado entre o raio de onda refletido e a reta normal à superfície. II. No fenômeno da refração, a onda passa de um meio para outro, mas a sua velocidade não se altera, o que faz com que o seu comprimento de onda permaneça o mesmo. III. No fenômeno da difração, as ondas têm a capacidade de contornar obstáculos ou fendas. IV. No fenômeno da polarização das ondas, a direção de vibração é perpendicular à direção de propagação e ocorre com ondas longitudinais. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 21 de 52 Estão corretas apenas as afirmativas a) I e II. b) II, III e IV. c) I e III. d) I, II e IV. 65. (Uefs 2017) Uma onda é um pulso energético que se propaga através do espaço ou através de um meio líquido, sólido ou gasoso, com velocidade que está relacionada com as propriedades do meio em que se propaga. Um tipo de onda muito importante é a onda sonora que pode sofrer vários fenômenos, tais como o Efeito Doppler. Considerando uma pessoa sentada em uma praça quando se aproxima um carro de som com velocidade de emitindo um som de frequência de e sendo a velocidade do som no ar igual a então o comprimento de onda percebido pela pessoa, em é, aproximadamente, igual a a) b) c) d) e) 66. (Udesc 2017) Uma fonte emite ondas sonoras com frequência quando em repouso em relação ao ar. Esta fonte move- se com velocidade constante em direção a uma parede que reflete totalmente as ondas sonoras que nela incidem. Considerando-se que o ar esteja em repouso em relação ao solo, e que seja a velocidade do som no ar, assinale a alternativa que fornece a frequência recebida pela fonte. a) b) c) d) e) 67. (Ita 2017) Um emissor de ondas sonoras situa-se na origem de um sistema de coordenadas e um emissor num ponto do seu eixo emitindo ambos o mesmo sinal de бudio senoidal de comprimento de onda na frequкncia de Mediante um receptor situado num ponto do eixo a de observa-se a interferкncia construtiva resultante da superposiзгo das ondas produzidas por e Й igual a a diferenзa entre as respectivas distвncias de e atй Variando a posiзгo de ao longo de essa diferenзa chega a As distвncias (em centнmetros) entre e nos dois casos sгo a) e b) e c) e d) e e) e TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 3 QUESTÕES: Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como o módulo da carga do elétron como o módulo da velocidade da luz como e utilize 68. (Upe-ssa 3 2017) Um pêndulo simples de massa e comprimento está imerso em um fluido viscoso, num local onde a aceleração da Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 22 de 52 gravidade tem módulo que aponta verticalmente para baixo. Considerando-se que a força de arrasto, que atua sobre o pêndulo, devido ao fluido, seja proporcional à sua velocidade e que ela não possua efeitos significativos sobre o fio, assinale a alternativa CORRETA. a) A energia mecânica é conservada. b) A amplitude de oscilação é constante. c) O pêndulo tenderá ao repouso mais rapidamente, se a sua massa aumentar. d) A força de tração na corda aumenta, se a massa do pêndulo aumentar. e) A força de tração na corda diminui, se o comprimento do pêndulo diminuir. 69. (Upe-ssa 3 2017) Supondo-se que uma equação de onda de ultrassom, utilizada em um exame pré-natal, tem o deslocamento ao longo da direção dado pela relação onde e estão medidos em micrômetros e o tempo em segundos. Essa equação representa uma onda a) que viaja com uma velocidade de no sentido negativo do eixo b) de amplitude que viaja ao longo do sentido negativo do eixo c) que possui número de onda igual a d) de comprimento de onda e) de frequência 70. (Upe-ssa 3 2017) As fibras ópticas são feitas de vidro óptico extremamente puro. Costumamos achar que uma janela de vidro é transparente. Entretanto, quanto mais espesso for o vidro, menos transparente ele será em razão das impurezas nele contidas. O vidro de uma fibra óptica possui, porém, menos impurezas que o vidro usado em janelas. Segue a descriçãoda qualidade do vidro produzido por uma companhia: se você estivesse sobre um oceano feito de quilômetros de núcleo sólido de fibra de vidro, poderia ver claramente o fundo. Fazer fibras ópticas requer as seguintes etapas: elaborar um cilindro de vidro pré-formado; estirar as fibras a partir da pré-forma; e testar as fibras. Fonte: http://tecnologia.hsw.uol.com.br/fibras- opticas5.htm, acessado em:14 de julho de 2016. Durante a fase de estiramento das fibras, é necessário haver um controle da espessura dos fios de fibra óptica fabricados. Para isso, suponha que uma montagem experimental é configurada, utilizando-se um laser com comprimento de onda de que incide sobre o fio de fibra óptica, com um revestimento opaco, conforme ilustra a Figura 1. Após passar pelo fio, o feixe de laser forma um padrão de difração em um anteparo instalado a de distância do fio. A representação esquemática desse padrão está mostrada na Figura 2. Sabendo-se que a separação entre os máximos de intensidade luminosa, é qual é o valor do diâmetro do fio? a) b) c) d) e) 71. (Ime 2016) Uma corda de comprimento e densidade linear constante gira em um plano em torno Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 23 de 52 da extremidade fixa no ponto a uma velocidade angular constante igual a Um pulso ondulatório é gerado a partir de uma das extremidades. A velocidade do pulso, no referencial da corda, a uma distância da extremidade fixa é dada por a) b) c) d) e) 72. (G1 - ifsul 2016) Uma partícula, executando um movimento harmônico simples, move-se ao longo de um eixo e sua posição, em função do tempo ao longo desse eixo é representada no gráfico da figura abaixo. A partir da análise do gráfico, a função horária, em unidades que representa corretamente o movimento harmônico simples descrito por essa partícula é a) b) c) d) 73. (Esc. Naval 2016) Analise a figura abaixo. A figura acima mostra duas molas ideais idênticas presas a um bloco de massa e a dois suportes fixos. Esse bloco está apoiado sobre uma superfície horizontal sem atrito e oscila com amplitude em torno da posição de equilíbrio Considere duas posições do bloco sobre o eixo e Sendo e as respectivas velocidades do bloco nas posições e a razão entre os módulos das velocidades, é a) b) c) d) e) 74. (Ita 2016) Um bloco de massa m encontra-se inicialmente em repouso sobre uma plataforma apoiada por uma mola, como visto na figura. Em seguida, uma pessoa de massa sobe na plataforma e ergue o bloco até uma altura da plataforma, sendo que esta se desloca para baixo até uma distância Quando o bloco é solto das Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 24 de 52 mãos, o sistema (plataforma+pessoa+mola) começa a oscilar e, ao fim da primeira oscilação completa, o bloco colide com a superfície da plataforma num choque totalmente inelástico. A razão entre a amplitude da primeira oscilação e a da que se segue após o choque é igual a a) b) c) d) e) 75. (Esc. Naval 2016) Analise a figura abaixo. A figura acima mostra uma montagem em que o bloco de massa preso à extremidade de uma mola vertical, oscila em torno da sua posição de equilíbrio. No bloco, prende-se uma corda muito longa estendida na horizontal. A massa específica linear da corda é Após algum tempo, estabelece-se na corda uma onda transversal cuja equação é dada por onde e estão em metros e em segundos. Nessas condições, a constante elástica da mola, em e a tração na corda, em são, respectivamente: a) e b) e c) e d) e e) e 76. (Upf 2016) Um pêndulo simples, de comprimento de executa uma oscilação completa em num determinado local. Para que esse mesmo pêndulo, no mesmo local, execute uma oscilação completa em seu comprimento deverá ser alterado para: a) b) c) d) e) 77. (Esc. Naval 2016) O comprimento de onda da luz amarela de sódio é Considere um feixe de luz amarela de sódio se propagando no ar e incidindo sobre uma pedra de diamante, cujo índice de refração é igual a Quais são o comprimento de onda, em angstroms, e a frequência, em quilo-hertz, da luz amarela de sódio no interior do diamante? Dados: angstrom a) e b) e c) e d) e e) e 78. (Ufu 2016) Quando ocorrem terremotos, dois tipos de onda se propagam pela Terra: as primárias e as secundárias. Devido a suas características físicas e ao meio onde se propagam, possuem velocidades diferentes, o que permite, por exemplo, obter o local de onde foi desencadeado o tremor, chamado de epicentro. Considere uma situação em que ocorreu um terremoto e um aparelho detecta a passagem de uma onda primária às e de uma secundária às A onda primária se propaga com velocidade constante de ao passo que a secundária se desloca com velocidade constante de Com base em tais dados, estima-se que a distância do local onde estava o aparelho até o epicentro desse tremor é, aproximadamente, de: a) b) c) d) Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 25 de 52 79. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2016) A placa de Petri é um recipiente cilíndrico, achatado, de vidro ou plástico, utilizado para cultura de micro-organismos e constituída por duas partes: uma base e uma tampa. Em laboratórios de microbiologia e rotinas de bacteriologia, as placas de Petri são usadas para a identificação de micro- organismos. Num ensaio técnico, um laboratorista incide um feixe de luz monocromática de comprimento de onda igual a que, propagando-se inicialmente no ar, incide sobre a base de uma placa de Petri, conforme esquematizado na figura abaixo. Determine o índice de refração do material da placa de Petri em relação ao ar, o comprimento e a frequência da onda incidente enquanto atravessa a base da placa. a) b) c) d) 80. (Usf 2016) Hipertermia é conhecida desde a época de Hipócrates, o pai da medicina que foi o primeiro a usar calor para tratar tumores malignos. A técnica visa matar as células cancerosas, que submetidas ao calor por mais de 30 minutos coagulam o seu núcleo. Este calor não causa nenhum dano às células normais. E mesmo, se não provocar a morte da célula doente, a enfraquece, tornando-a mais susceptível às radiações e aos medicamentos quimioterápicos. Portanto a hipertermia é um auxiliar valioso, se usado juntamente aos tratamentos como Quimioterapia ou Radioterapia, permitindo usar doses menores e menos tóxicas. O calor causa a desnaturação e a coagulação das proteínas celulares, fazendo romper a membrana o que ocorre então a apoptose e a célula é fagocitada pelos macrófagos (elementos da série branca do sangue que engolem e eliminam os fragmentos das células degeneradas). O uso do calor é corroborado pela teoria de Otto H. Warburg, cientista que recebeu o prêmio Nobel por duas vezes. Ele provou que a falta de oxigênio nas células produz o câncer, e o aumento local de oxigênio mata a célula neoplásica, pois ela é anaeróbica. Partindo desse princípio, entende-se que o calor faz aumentar a circulação/oxigenação no local afetado e isso combate as células cancerígenas. A Hipertermia evoluiu muito. São encontradas muitas formas de calor usadas em tratamentos, dentre elas: as mantas térmicas, as micro-ondas, o ultrassom focalizado (FUS ou HIFU), a sauna de infravermelho, o aquecimento por indução, a hipertermia magnética, a infusão de líquidos quentes entre tantos outros. Disponível em: <http://www.institutomedicinabiologica.com.br/artigos-hipertermia-uso-do-calor-para- tratamento-do-cancer> Acesso em: 28/09/2015, às 13h. Dentre as várias formas de se aplicar a hipertermia, é correto afirmar que elas a) apresentam em comum a utilização somente de ondas eletromagnéticas. b) utilizam-se de ondas eletromagnéticas de frequência superior às ondas de raios X. c) apresentam em comum a utilização somente de ondas mecânicas. d) quando utilizam ondas de pressão, têm frequência inferior a e) quando utilizam ondas eletromagnéticas, apresentam comprimento de onda superior à radiação gama. 81. (Uefs 2016) Considerando-se uma Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 26 de 52 corda presa pelas suas duas extremidades e aplicando em uma delas um impulso mecânico que se transmite por toda a corda, é correto afirmar: a) A velocidade de propagação da onda na corda é inversamente proporcional à tração na corda. b) Como a perturbação é perpendicular à direção de propagação, a onda é dita transversal. c) A frequência de oscilação da corda é diretamente proporcional ao quadrado de sua massa. d) A onda estacionária que se propaga corresponde ao segundo harmônico. e) Apenas harmônicos ímpares podem se propagar através da corda. 82. (Ufrgs 2016) A figura abaixo representa uma onda estacionária produzida em uma corda de comprimento Sabendo que o módulo da velocidade de propagação de ondas nessa corda é a frequência da onda é de a) b) c) d) e) 83. (Ueg 2016) Uma corda de massa vibra com uma frequência de como está descrito na figura a seguir. O produto da força tensora com o comprimento da corda, em deve ser de a) b) c) d) e) 84. (Ita 2016) Uma corda de cobre, com seção de raio está submetida a uma tensão Uma corda de ferro, com seção de raio de mesmo comprimento e emitindo ondas de mesma frequência que a do cobre, está submetida a uma tensão Sendo de a razão entre as densidades do cobre e do ferro, e sabendo que ambas oscilam no modo fundamental, a razão é igual a a) b) c) d) e) 85. (Ufpr 2016) Foram geradas duas ondas sonoras em um determinado ambiente, com frequências e Sabe-se que a frequência era de Percebeu-se que essas duas ondas estavam interferindo entre si, provocando o fenômeno acústico denominado “batimento”, cuja frequência era de Com o uso de instrumentos adequados, verificou-se que o comprimento de onda para a frequência era maior que o comprimento de onda para a frequência Com base nessas informações, assinale a alternativa que apresenta a frequência a) b) c) d) e) 86. (Ufpa 2016) Um homem (observador) assiste sentado a uma corrida de fórmula 1, localizado em uma arquibancada lateral à pista de corrida. O observador tem um aparelho que registra a frequência principal Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 27 de 52 do motor dos carros tanto na aproximação quanto no afastamento. Sabendo-se que a razão entre as frequências na aproximação e no afastamento é pode-se afirmar, nesse caso, que a velocidade do carro de corrida (considerada constante) é, em igual a: Dado: a velocidade do som no ar é a) b) c) d) e) 87. (Esc. Naval 2016) O motorista de um carro entra numa estrada reta, no sentido norte-sul, a e dá um toque na buzina de seu carro que emite som isotropicamente na frequência de Um segundo após, ele percebe um eco numa frequência de Sendo assim, o motorista NÃO pode incluir como hipótese válida, que há algum obstáculo a) em movimento à frente. b) que ficou para trás. c) parado à frente. d) com velocidade menor que a dele. e) com velocidade maior que a dele. 88. (Acafe 2016) O diapasão é um instrumento de metal em forma de que emite um tom puro quando percutido. É um método básico, rápido e de baixo custo, porém, permite apenas a avaliação subjetiva da audição, devendo ser associado a exames físico- otorrinolaringológicos do paciente. Assinale a alternativa correta que indica batimentos com dois diapasões. a) Quando os dois tiverem a mesma frequência. b) Quando os dois tiverem frequências ligeiramente diferentes. c) Quando os dois vibrarem em ressonância. d) Quando a amplitude de vibração de um for maior que do outro. 89. (Ime 2016) Uma fonte sonora está situada no ponto de coordenadas e e outra no ponto de coordenadas e As ondas produzidas pelas duas fontes têm a mesma frequência e estão em fase. Um observador situado no ponto de coordenadas e nota que a intensidade do som diminui quando ele se move paralelamente ao eixo no sentido positivo ou no sentido negativo. Se a velocidade do som no local é a menor frequência das fontes, em Hz, que pode explicar essa observação é a) b) c) d) e) Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 28 de 52 Gabarito: Resposta da questão 1: [D] [Resposta do ponto de vista da disciplina de Física] Segundo Mecke, a função literária de algumas noções da Física expressa a privação de liberdade do ser humano, e o uso da independência do período do pêndulo simples com a massa do corpo suspenso está correto de acordo com a equação abaixo: [Resposta do ponto de vista da disciplina de Português] Segundo Mecke, a função literária de algumas noções da Física presentes em determinados romances, como na obra de Umberto Eco, “O pêndulo de Foucault”, cujo enredo explora tramas de sociedades secretas envolvidas em um suposto plano que governaria a humanidade, expressa a privação da liberdade do ser humano, subordinado a leis superiores que impedem ação individual: “igualdade de todos os homens perante Deus”, à semelhança do conceito físico de que “ massa suspensa não interfere no seu período de oscilação”. Assim, é correta a opção [D]. Resposta da questão 2: [A] Na Califórnia, oeste dos Estados Unidos, o limite entre as placas tectônicas é transformante ou conservativo, ou seja, as placas se movimentam paralelas em sentidos opostos. O destaque é a falha de San Andreas, visualizada em área terrestre. Nos limites transformantes o risco é de ocorrer terremotos de alta magnitude e secundariamente vulcanismo e tsunamis (nos casos de cobertura marinha). Resposta da questão 3: [D] Observação: a banca examinadora deveria ter fornecido a velocidade da luz no ar, Do enunciado: Da equação fundamental da ondulatória: Resposta da questão 4: [D] Velocidade máxima do sistema durante o MHS: Por conservação do momento linear, temos: Resposta da questão 5: [C] Período do sistema massa-mola: Período do pêndulo: Para que ambos se encontrem novamente nesta posição, o tempo decorrido deve equivaler ao mmc entre os dois períodos. Resposta da questão 6: [E] O período do pêndulo para pequenas oscilações é dado por: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 29 de 52 Em que é a gravidade aparente. Para a situação dada, temos: Portanto: Resposta da questão 7: [D] Do gráfico, temos os períodos para cada oscilador: [A] Correta. A razão é: [B] Correta. No tempo a energia cinética do oscilador B é maior que a do oscilador A, pois B está na posição de equilíbrio (velocidade máxima) enquanto A está na elongação máxima (velocidade nula), sendo verdadeira a afirmação. [C] Correta. A frequência angular é dada por: logo para cada oscilador, temos: Assim, a razão entre as frequências angulares é: [D] Incorreta. Se relacionamos as frequências angulares com a seguinte expressão que asrelaciona com a massa e a constante elástica: Assim, fazendo a razão: [E] Correta. Pela análise gráfica, temos uma função cosseno e uma função seno em que as diferenças de fase são de com isso a afirmativa é a verdadeira. Resposta da questão 8: [A] O período do pêndulo é dado por: Após a dilatação térmica, temos: O que corresponde a um aumento de Resposta da questão 9: [D] A frequência no fio é dada por: Calculando a razão entre as frequências, temos: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 30 de 52 Logo: Resposta da questão 10: [A] Tempo de subida até a altura máxima: Portanto, o som foi emitido durante a subida. Logo: Resposta da questão 11: [B] Pela lei de Malus: Sendo assim, a alternativa [B] é a única que representa corretamente a relação com Resposta da questão 12: [D] Velocidade da viatura em Pela equação do efeito Doppler, obtemos: Situação inicial: Situação final: Logo: Resposta da questão 13: [C] A variação no comprimento equivale a meio comprimento de onda. Logo: Resposta da questão 14: [B] Devemos ter que: Para Para Portanto, o menor índice de refração é Resposta da questão 15: [B] Após ser abandonado em um dos polos, o corpo descreverá um MHS cujo período será análogo ao de um corpo em órbita circular rasante ao redor do corpo celeste. Nesse caso, a força de atração gravitacional atuará como resultante centrípeta. Portanto: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 31 de 52 Sendo assim, o tempo procurado será de: Resposta da questão 16: [E] Por conservação de energia entre as figuras (3) e (4), temos: Mas: Logo: E a amplitude é igual a: Resposta da questão 17: [E] O período e a frequência de oscilação do pêndulo independem da massa, somente dependem do comprimento do fio. Então as alternativas [A] e [B] são corretas. A alternativa [C] está correta ao aplicarmos a conservação do momento linear antes e depois do choque. Por conservação de energia entre o momento da largada e um instante antes do choque para a esfera 2. Conservando o momento linear antes e depois do choque: Por conservação de energia entre o momento do choque e a altura máxima tem- se a altura máxima atingida pelas esferas juntas. Com isso, a alternativa [D] também está correta. Assim, a alternativa [E] está incorreta de acordo com o cálculo anterior. Resposta da questão 18: [B] A equação fundamental das posições de uma onda em MHS é dada por: Onde posição vertical inicial; amplitude; frequência angular tempo fase inicial. Abaixo está representado o gráfico das duas ondas em um mesmo eixo de coordenadas. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 32 de 52 Comparando-se as duas equações com a equação fundamental, nota-se que as amplitudes são iguais, os deslocamentos verticais também são idênticos, assim como as velocidades ou frequências angulares e as fases são iguais. Assim, a diferença pode estar no timbre, que é a qualidade fisiológica que nos permite distinguir a mesma nota musical tocada em instrumentos diferentes ou diferenciar as vozes das pessoas. Alternativa correta [B]. Resposta da questão 19: [D] A equaēćo fundamental das ondas é dada por: Onde: velocidade da onda; comprimento de onda; frequźncia da onda. Da figura tem-se que no comprimento da corda existe trźs metades de comprimento de onda, logo: A velocidade de propagação da onda em cordas também pode ser relacionada a tração e a densidade linear da corda com a equação: Onde: tensão ou tração na corda; comprimento da corda; massa da corda; densidade linear da corda. Assim, igualando as duas equações, obtemos uma relação entre a frequência, tensão, densidade e comprimento de onda. Então, isolando a frequência e transformando a massa para quilogramas, temos: Resposta da questão 20: [B] O desvio de uma onda pode ser obtido pela Lei de Snell-Descartes: Onde e são, respectivamente, os ângulos de incidência e de refração da onda. Como: Sabemos também que a frequência não é alterada na refração, portanto: Pela equação fundamental vem: Como: Resposta da questão 21: [C] Velocidade da onda na corda Aplicando a equação de Taylor, chegamos a: Resposta da questão 22: [B] A partir do diagrama de forças abaixo: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 33 de 52 Assim, a tração na corda é igual ao peso do corpo pendurado. O comprimento da corda é: Usando a expressão da velocidade com a frequência e igualando à equação fornecida, temos: Resposta da questão 23: [C] Tratando o tubo de como dois tubos de extremidades fechadas, temos: Sendo assim, e E como e devem ser ímpares, chegamos a: e Portanto: Resposta da questão 24: [D] Aplicando a expressão do efeito Doppler para ondas sonoras, com a fonte em repouso e o receptor em movimento. Resposta da questão 25: [D] Sendo constante a potência emitida pelas ondas esféricas e sabendo que as suas intensidades são proporcionais aos quadrados das suas amplitudes, temos: Resposta da questão 26: [C] [I] Verdadeira. A luz solar é uma onda eletromagnética transversal, cujos campos elétrico e magnético oscilam perpendicularmente à sua direção de propagação em planos diversos, o que implica numa característica de não polarização. E como a luz solar (supostamente branca) é constituída pela junção de várias cores, ela é policromática. [II] Falsa. Para que ocorra reflexão total, o raio de luz deve partir do meio mais refringente para o menos refringente. Como não ocorre tal fenômeno. [III] Verdadeira. A diferença entre os calores específicos dos meios faz com que haja diferença nas temperaturas do ar sobre ambos, assim como em suas Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 34 de 52 densidades, fazendo com que o ar sobre a areia suba e o ar sobre a água do mar se desloque para o continente. Resposta da questão 27: [A] Em estα ocorrendo interferκncia parcialmente destrutiva e a figura mostra a onda resultante dessa superposiηγo, com amplitude de Resposta da questão 28: [A] Energia do pêndulo no início: Energia do pêndulo na situação final: Energia transferida: Potência transferida: Logo, de acordo com a fórmula da potência da onda sonora, temos: onde (frequência fundamental) Resposta da questão 29: [B] Dados: e Como a densidade da esfera é menor que a densidade do líquido, o pêndulo simples oscila sujeito a uma gravidade aparente com sentido para cima. Supondo que as oscilações sejam de pequena amplitude, tem-se que o período do pêndulo simples é: O peso aparente é a diferença entre o empuxo e o peso: Resposta da questão 30: [B] Para o valor máximo da função obtemos o ângulo inicial de lançamento e isto ocorre quando Assim, Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 35 de 52 O módulo da velocidade máxima ocorre no ponto de mínima altura, ou seja, quando o ângulo de oscilação é zero. Da equação da velocidade para um movimento harmônico simples, para termos a velocidade máxima, o termo também deverá ser máximo e igual a A pulsação ou frequência angular pode ser obtida com a expressão de seu módulo do movimento circular uniforme (MCU) e o período de um pêndulo simples. A amplitude é obtida quando temos a elongação máxima, ou seja, o ângulo é Portrigonometria, temos a relação entre estas duas grandezas. Para ângulos pequenos podemos aproximar o seno do ângulo pelo próprio ângulo em radianos. Juntando as expressões, obtemos: Substituindo os valores fornecidos pelo enunciado, finalmente, chegamos a Resposta da questão 31: [B] O período do MHS é dado por: Assim, a frequência angular é: A equação horária das posições para o MHS é: Observando o diagrama nota-se que o movimento começa pela amplitude máxima portanto a fase inicial é zero radiano Assim, substituindo tudo e calculando a posição para temos: Resposta da questão 32: [D] [I] Verdadeira. O período de oscilação dos pêndulos somente depende do comprimento da corda e como ambos têm o mesmo comprimento, também terão o mesmo período que é dado por: [II] Falsa. Usando a Conservação de Energia Mecânica, a velocidade no ponto mais baixo da trajetória depende basicamente da altura inicial e como ambos foram abandonados na mesma posição então suas velocidades no ponto mais baixo da trajetória são iguais, independente da massa ser diferente. [III] Falsa. A aceleração no ponto mais baixo da trajetória é nula e é máxima nos pontos mais altos da trajetória. Resposta da questão 33: [A] Usando a equação fundamental das ondas em relação ao período e a expressão da Lei de Taylor para a velocidade da onda em cordas em função da força tensora, temos: sendo: velocidade de propagação da onda; comprimento de onda; período de oscilação da onda; força tensora na corda; densidade linear da corda. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 36 de 52 Assim: Mas o comprimento de onda tem relação com o comprimento da corda: E o período também se relaciona com o comprimento da corda pela equação da reta extraída do gráfico, em que seu coeficiente linear é zero (reta cruza a origem) e o coeficiente angular m é: Ficando a equação da reta: Finalmente, substituindo as equações (2) e (3) na equação (1): Resposta da questão 34: [C] Para a diferenחa de percurso entre os feixes, deve valer a relaחדo com natural. O comprimento de onda de De Broglie para os elיtrons tambיm segue a rela חדo onde י a constante de Planck e a sua quantidade de movimento (que estב relacionada com a energia cinיtica dos elיtrons). Portanto, para se alterar os גngulos medidos, deve-se aumentar o comprimento de onda dos raios X e a energia cinיtica dos el יtrons. Resposta da questão 35: [C] Ambas as ondas são eletromagnéticas e viajam com uma velocidade próxima a da luz apesar de vibrarem com frequências distintas. A defasagem ocorre devido aos diferentes meios pelos quais elas são transmitidas, as ondas de rádio são refletidas pela ionosfera enquanto que as ondas de TV são refletidas por satélites distantes da Terra. Resposta da questão 36: [B] Ao passar pela 2ª vez pelo ponto de equilíbrio, a velocidade do microfone será máxima e para baixo, com módulo igual a: Para esta situação, pela equação do Efeito Doppler, obtemos: Resposta da questão 37: [A] Pela fórmula do Efeito Doppler, temos: Para a aproximação: Para o afastamento: Dividindo as equações, chegamos a: Resposta da questão 38: [D] Dado: Sendo d a diferença de distâncias de cada fonte ao ponto considerado, sabe-se que, se essa diferença é um número par de semiondas, nesse ponto ocorre interferência construtiva se for ímpar ocorre interferência destrutiva Ou seja: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 37 de 52 - Os pontos 2, 6, 10 e 14 equidistam das fontes, então: . - No ponto 4: Portanto, os pontos 2 e 4 são de interferência construtiva. Resposta da questão 39: [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 Para facilitar a identificação da opção correta [D], as figuras também estão enumeradas de acordo com as figuras mostradas no enunciado. Resposta da questão 40: ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. Observação: a questão foi classificada como RUIM por não apresentar alternativa correta. Não fosse isso, seria uma BOA questão. A questão refere-se às franjas de interferência na experiência de Young. Em relação à linha central, a primeira interferência construtiva ocorre à altura: Como a distância entre dois máximos consecutivos é constante, a altura do nono máximo de interferência é: Resposta da questão 41: [C] Substituindo os dados na expressão fornecida no enunciado: Mas: Resposta da questão 42: [A] Com a expressão para o nível sonoro , em decibéis, calculamos a intensidade da fonte sonora: onde: nível sonoro em decibéis; intensidade da fonte em Agora, sabendo que a intensidade é a razão entre a potência e a área, calculamos a potência da fonte sonora à metros de distância. Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 38 de 52 Resposta da questão 43: [B] a) Cálculo do período: Usando a função dada, considerando o ângulo inicial para o tempo igual a zero, temos: Logo, para uma volta completa, devemos somar Assim o período será: Outra opção mais simples para o cálculo do período é pegar a velocidade angular fornecida e resolver a partir da equação que relaciona as duas grandezas. b) Cálculo da velocidade máxima: A equação da velocidade em função do tempo no MHS é: A velocidade máxima corresponde ao fator multiplicador da função trigonométrica correspondente à equação: Assim, a velocidade máxima, em módulo, é: c) Cálculo da aceleração máxima: A equação da aceleração em função do tempo no MHS é: A aceleração máxima também corresponde ao fator multiplicador da função trigonométrica correspondente à equação: Assim, a aceleração máxima, em módulo, é: Resposta da questão 44: [A] Observação: O enunciado apresenta falhas, pois o raciocínio não foi completado na segunda oração do texto. O correto é: "Considere que, durante as oscilações do conjunto, as massas se aproximem e se afastem uma...". Como se trata de um sistema mecanicamente isolado (a resultante das forças externas é nula) os corpos oscilam em torno do centro de massa do sistema que permanece fixo. Portanto esses corpos devem oscilar com mesma frequência. A força resultante sobre cada bloco é a força elástica, que produz menor aceleração no corpo de maior massa, no caso fazendo com que ele oscile com menor amplitude. Resposta da questão 45: [A] A figura mostra a posição de uma partícula que gira em movimento circular uniforme, com velocidade angular num instante t. Supondo fase inicial nula a posição angular da partícula é: No triângulo retângulo destacado: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 39 de 52 Essas funções são características de um Movimento Harmônico Simples (MHS). Resposta da questão 46: [B] De acordo com o sistema de referência adotado e a direção de oscilação do sistema massa mola, a posição e a velocidade podem variar de acordo com as funções: Considerando amplitude unitária e fase inicial nula chega-se a alternativa correta. Resposta da questão 47: [D] e Logo: Derivando (I) em relação ao tempo, temos: Utilizando a relação fundamental da trigonometria em (I) e (II), chegamos a: Resposta da questão 48: [C]A velocidade da massa nos pontos correspondentes à amplitude máxima do sistema massa-mola sem atrito é nula, pois representam os pontos em que há mudança de direção de movimento e a aceleração e força elástica são máximas apontando no sentido contrário ao sentido do movimento imediatamente anterior. Na figura abaixo estão representados os sentidos da força e aceleração para esses pontos em que as posições da massa são: e Nota-se na figura, que em a força elástica aponta para a direita. Resposta da questão 49: [E] Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 40 de 52 Na figura, corresponde ao comprimento do tubo fino; corresponde à área da seção reta do tubo; corresponde ao nível de água passado um tempo qualquer e corresponde ao centro de massa da coluna de água de altura Sabe-se que a taxa de vazamento da água é constante. Logo: sendo a massa inicial da coluna de água: a massa de fluido no instante e Reescrevendo-se a equação (1), tem-se: Da figura, conclui-se que: Sabe-se também que Logo: O período de oscilação do pêndulo é dado por: Substituindo (3) em (6), tem-se: Resposta da questão 50: [C] Usando a expressão para a dilatação linear da barra, temos: Assim, o coeficiente de dilatação linear é dado por: O período de oscilação do pêndulo é: Explicitando o comprimento do pêndulo: Assim, para as duas situações apresentadas, temos: Substituindo as equações (2) e (3) na equação (1), fica: Resposta da questão 51: [B] Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 41 de 52 Considere a figura: A intensidade de luz numa posição genérica do anteparo é expressa pela seguinte equação: Sendo: Se é tal que então a seguinte aproximação pode ser adotada: Substituindo-se (3) e (4) em (2), tem-se que: Em tem-se o pico máximo central de intensidade de radiação sobre o anteparo. Para as posições sobre o anteparo com intensidade de radiação nula, devido ao padrão de interferência, podem ser obtidas a partir da equação (1) da seguinte forma: Na figura, corresponde à largura do máximo central, e a partir da equação (6), conclui-se que: Com base nas equações (6) e (7), é possível analisar cada uma das afirmações do enunciado. No experimento 1, partiu-se da hipótese de que sendo bem pequeno. Da equação (6), conclui-se que e os pontos de interferência destrutiva tendem a se aproximar da posição sendo que os pontos com intensidade não nula dificilmente são detectados para maiores valores de Logo, das afirmações [I], [II] e [III], apenas a afirmação [I] é verdadeira. No experimento 2, é reduzido de modo a ficar com a mesma ordem de grandeza de Da equação (6), conclui-se que os pontos de interferência destrutiva, e consequentemente os demais pontos de interferência construtiva, ficam mais espaçados, distanciando-se do pico central. Da equação (7), conclui-se que a largura do máximo central também aumenta. Com base nessas considerações, a afirmação [IV] é sempre verdadeira, e a afirmação [V] pode ser verdadeira, desde que o fotodetector se encontre exatamente sobre um ponto de interferência destrutiva. Resposta da questão 52: [E] Os gráficos fornecem a amplitude em função do tempo. Assim, a distância entre dois máximos representa o período; a frequência é o inverso do período e a velocidade de propagação é a mesma para as duas radiações. Então: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 42 de 52 Resposta da questão 53: [B] As ondas de choque são ultrassônicas, de alta frequência, acima de e pequeno comprimento de onda. Resposta da questão 54: [D] [I] Correta. A dispersão de um feixe de luz policromática como a luz branca ocorre quando a luz incide obliquamente na interface de dois meios de diferentes índices de refração. [II] Correta. A ordem crescente de desvio é: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. [III] Correta. A frequência de uma onda não se altera quando ela é refletida ou refratada. [IV] Correta. Um mesmo material apresenta diferentes índices de refração para diferentes radiações. Consequentemente, as velocidades também são diferentes. As radiações eletromagnéticas somente têm a mesma velocidade, no vácuo. Resposta da questão 55: [E] Seja e as densidades linear e volumétrica da corda, para e e as densidades linear e volumétrica da corda, para Supondo toda a corda composta de um mesmo material, pode-se afirmar que Ou seja: sendo e as áreas das seções transversais da corda para e respectivamente. No ponto duas condições de contorno precisam ser satisfeitas: (i) a continuidade de deslocamento da onda: sendo a equação de uma onda transversal na corda, com amplitude (ii) conservação do fluxo de energia através do ponto O fluxo de energia transferida ao longo da corda é definida como: sendo a amplitude de oscilação, a pulsação, a velocidade de propagação da onda, a energia transferida ao longo da corda, e a área da seção transversal da corda. Logo: A equação (3) é reescrita da seguinte forma: Lembramos que a velocidade da propagação de uma onda transversal numa corda esticada depende da força de tração à qual está submetida, e da densidade linear, e é dada por: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 43 de 52 sendo a força de tração. Substituindo a equação (5) na equação (4), tem-se: Da equação (5) também se conclui que: Substituindo-se as equações (2) e (7) na equação (6), tem-se: Resposta da questão 56: [E] A onda possui comprimento desloca- se em Logo, se deslocará em dessa forma, o período da onda vale Resposta da questão 57: [E] Pela equação geral das ondas, com a velocidade e comprimento de onda, descobrimos sua frequência: Já a energia da radiação é dada por: onde é a constante de Planck e é a frequência: Resposta da questão 58: [B] Pela equação fundamental da ondulatória: Pela expressão, o menor comprimento de onda corresponde à maior frequência. Assim: Assim, poderiam ser vistas estruturas com tamanho maior ou igual a Das mostradas na figura, a menor é o retículo endoplasmático, com Resposta da questão 59: [E] [I] Como o ponto está num movimento oscilatório, a velocidade mínima que ele atinge é zero, o que ocorre nos instantes de mudança de sentido no movimento. Logo, a afirmativa não é possível. [II] Sendo o período de oscilação do ponto pode-se afirmar as seguintes possibilidades: para Da equação (1) conclui-se que: Se então: Demonstra-se assim que a afirmativa [II] é possível. [III] De um modo geral pode-se afirmar que: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 44 de 52 sendo a velocidade de propagação da onda na corda. Conclui-se que, considerando os períodos possíveis do ponto Para uma corda tracionada com força sabe-se que: Substituindo-se (4) em (5), então: Do gráfico da questão, conclui-se que: Substituindo-se (7) em (6), e considerando tem-se que: Demonstra-se assim que a afirmativa é possível. Resposta da questão 60: [C] Cada palma dada pelo patinador gera uma onda sonora composta por uma faixa de frequência com diferentes alturas. A geometria da escadaria permite que a frequência, ou melhor, que a componente de maior comprimento de onda, (ou, o que é equivalente, de menor frequência), a ser amplificada, seja tal que: A frequência da componente de onda amplificada e refletida é calculada da seguinteforma: sendo a velocidade de propagação do som no ar. Como o patinador se aproxima com velocidade relativa da escadaria, ele percebe uma frequência maior por conta do Efeito Doppler, dada da seguinte forma: Resposta da questão 61: [C] Dados: Calculando o comprimento de onda: A figura mostra uma onda estacionária. A distância entre dois nodos é: Resposta da questão 62: [B] Considerando aplicando a equação de Torricelli, calcula-se a velocidade do diapasão ao atingir o chão. Aplicando a expressão do efeito Doppler, calcula-se a frequência aparente: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 45 de 52 Resposta da questão 63: [E] O problema trata de Fenômenos Ondulatórios, mais especificamente de Interferência Construtiva. A interferência construtiva acontece quando há a superposição de duas cristas ou dois vales de uma onda. Para encontros de vales e cristas temos a interferência destrutiva. Para o caso da Interferência Construtiva, o valor absoluto da diferença das distâncias entre o ponto considerado e as fontes emissoras e é nulo ou múltiplo inteiro par de meio comprimento de onda. Para obtermos o menor valor de devemos utilizar o menor valor de diferente de zero, portanto, fazer O comprimento de onda é calculado pela equação: Substituindo na primeira equação, temos: Resposta da questão 64: [C] [I] Verdadeira. [II] Falsa. Na refração o que é mantido é a frequência da onda. [III] Verdadeira. [IV] Falsa. As ondas longitudinais, como o som, não podem ser polarizadas. Resposta da questão 65: ANULADA Gabarito Oficial: [B] Gabarito SuperPro®: Anulada (sem resposta) Esta questão explora o efeito Doppler cuja expressão para o caso de afastamento é dada por: Onde: frequência aparente recebida pelo observador; frequência real emitida pela fonte; velocidade da onda; velocidade do observador; velocidade da fonte. Transformando a velocidade da fonte para o SI: Substituindo os valores, achamos a frequência aparente observada: Logo, o comprimento de onda será; Logo, não concordo com a resposta, pois o comprimento de onda estaria aumentando além da frequência observada, sendo impossível devido as fato de que estas variáveis são inversamente proporcionais. O comprimento de onda da fonte é portanto o valor do comprimento de onda observado deve ser um pouco menor que esse valor. Resposta da questão 66: [A] O efeito Doppler relaciona a frequência aparente de uma onda sonora quando a fonte está em movimento em relação ao observador. Para fontes sonoras que se Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 46 de 52 aproximam de um obstáculo a frequência aparente aumenta e ao se afastar a fonte sonora provoca uma redução da frequência. Assim, como a fonte percebe a própria reflexão da sua onda sonora, teremos que a velocidade do observador e a velocidade da fonte são iguais a na expressão do efeito Doppler, assim: para fonte se aproximando de obstáculo e para fonte se afastando do obstáculo. Para o caso apresentado, a alternativa correta é a da letra [A]. Resposta da questão 67: [A] A figura ilustra o problema: Do enunciado conclui-se que: Da figura, sabe-se que: Substituindo-se (2) em (1), tem-se que: Sabe-se que a velocidade de propagação do som no ar é Logo: Substituindo-se (5) em (3) e (4), conclui-se que: Resposta da questão 68: [D] Análise das alternativas: [A] Falsa. Como existe a força de arrasto impondo uma resistência ao movimento do pêndulo, a energia mecânica não se conserva, pois parte dessa energia é dissipada com o atrito da massa ao se mover no fluido viscoso. [B] Falsa. A amplitude seria constante as não houvesse atrito. [C] Falsa. Massas maiores sofrem menos resistência, pois a força restauradora do movimento é dependente da sua componente tangencial, que depende da massa. [D] Verdadeira. De acordo com o diagrama de corpo livre abaixo, podemos estimar a relação entre a massa e a tração na corda. O equilíbrio de força no eixo vertical é: Portanto, a tração na corda será maior quanto maior for a massa do corpo, pois ambas as variáveis são diretamente proporcionais. [E] Falsa. Para o pêndulo simples, a tração na corda pode ser relacionada com o seu comprimento, para ângulos de Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 47 de 52 oscilações pequenas com a seguinte equação, obtida pelo Teorema de Pitágoras para a força resultante no sistema: Mas, para oscilações pequenas, o módulo da força resultante é a diferença entre a força restauradora e a força de arrasto Fazendo e Então, a força resultante será: Substituindo a força resultante e o peso em (1), temos: Com isso, notamos que a tração na corda é inversamente proporcional à raiz quadrada do seu comprimento, tornando falsa a afirmativa. Resposta da questão 69: [A] A equação dada pode ser comparada com a equação representativa da elongação de uma onda harmônica como função da posição e do tempo, assim obtemos os parâmetros informados na equação dada. Então: A amplitude da onda é: A frequência: A onda viaja no sentido negativo do eixo x, devido ao sinal positivo do número de onda. O número de onda: Comprimento de onda: E, finalmente, a velocidade da onda, será: Resposta da questão 70: [B] A partir do padrão de interferência (figura 2), a distância de separação entre dois máximos de intensidade luminosa pode ser relacionada com o diâmetro da fibra a distância entre o anteparo e a fibra óptica e o comprimento de onda do laser usado na medida através da equação ajustada para interferência construtiva: Substituindo os valores fornecidos no problema, temos: Resposta da questão 71: [D] A tração no ponto deverá ser igual à força centrífuga que puxa o trecho para fora. Portanto: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 48 de 52 Pela Lei de Taylor: Resposta da questão 72: [A] A análise do gráfico nos dá que: - O valor máximo da elongação é A amplitude do movimento é - O período do movimento é - No instante a partícula está no ponto de elongação máxima: - A pulsação é: Substituindo esses valores na função horária da elongação para o MHS: Resposta da questão 73: [A] Considerando a fase inicial nula, são conhecidas as equações para a posição e velocidade no MHS: e com Para Para Com igual para e podemos escrever: Resposta da questão 74: ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. Substituindo (i) em (ii), teremos: Substituindo (iv) em (iii), teremos: Agora, substituindo (iv) em (viii), teremos: Fazendo teremos: Resposta da questão 75: [D] Comparando a equação dada com a fórmula da equação de onda temos que: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 49 de 52 Para o sistema em MHS, sendo a constante elástica da mola, devemos ter: Pela equação de Taylor, sendo a força de tração na corda, obtemos: Resposta da questão 76: [E] Para o pêndulo simples, a expressão que relaciona seu período de oscilação com o seu comprimento é: Usando os dados fornecidos e fazendo a razão entre as expressões, temos: Resposta da questão 77: [A] Da Lei de Snell-Descartes, chegamos a: Em que os termos de índice 1 e 2 se referem ao feixe de luz se propagando no ar e no diamante respectivamente. Substituindo os valores dados no enunciado (com obtemos: Tambémdevemos ter: Substituindo os valores, chegamos à frequência pedida: Resposta da questão 78: [D] de (i) e (ii), vem: Observação: o valor de significa que saber que o epicentro do terremoto está sobre algum dos pontos de um círculo, de raio x. Mas em qual ponto do arco desse círculo está o epicentro? Então, os dados de uma única estação sismológica não bastam para determinar a localização completa do foco do terremoto, seriam necessários os dados de outras estações. Dessa forma, uma melhor estimativa seria de Já que não possuímos dados de outras estações sismológicas pra termos uma precisão tão boa em uma estimativa. Resposta da questão 79: [B] O ângulo incidente e refratado é sempre em relação a reta normal. O enunciado pede o comprimento de onda, enquanto atravessa a base da placa, logo: Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 50 de 52 Do enunciado temos que Observação: A frequência do laser não muda quando a luz é refratada de um meio para o outro. Resposta da questão 80: [E] As radiações eletromagnéticas citadas no enunciado para a aplicação da hipertermia são infravermelho e micro-ondas. Essas duas radiações apresentam comprimentos de onda superiores ao da radiação gama, que, aliás, são os menores do espectro eletromagnético. Considerando que o meio seja o vácuo, a velocidade de propagação é a mesma para todas as ondas eletromagnéticas. Da equação fundamental da ondulatória: Como a radiação gama apresenta maior frequência, ela também apresenta menor comprimento de onda. Resposta da questão 81: [B] Todo material sólido possui uma certa elasticidade, deformando-se quando sujeito a forças tensoras ou compressoras. O enunciado da questão afirma que um impulso mecânico foi aplicado numa das extremidades da corda, mas não especifica a direção desse impulso, se foi paralelo ou perpendicular à corda. Como o enunciado também nada cita sobre elasticidade, torna-se então sugestivo considerar que a perturbação tenha sido perpendicular à corda, gerando, então, uma onda transversal. Concluindo, a questão se tornaria boa se a alternativa [B] fosse alterada de “b) Como a perturbação é perpendicular à direção de propagação, a onda é dita transversal”, para “b) Se a perturbação for perpendicular à direção de propagação, a onda é dita transversal”. Resposta da questão 82: [E] Para a onda estacionária em questão, tem- se: Sabendo que a velocidade da onda em função de sua frequência e de seu comprimento de onda é dada pela equação: E usando a velocidade dada, obtém-se a frequência pedida. Resposta da questão 83: [B] A força tensora na corda é dada por: onde: Substituindo em (1), temos: Logo, o produto da força tensora com o comprimento da corda, em será de: Resposta da questão 84: [D] Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 51 de 52 Resposta da questão 85: [D] Como as duas ondas propagam-se no mesmo meio, elas tem a mesma velocidade. Como a onda de maior comprimento de onda possui menor frequência. A frequência do batimento é igual à diferença de frequências. Assim: Resposta da questão 86: [A] Seja a frequência emitida pelo motor e e as frequências detectadas pelo observador, que está em repouso, na aproximação e no afastamento, respectivamente. De acordo com o enunciado, Assim, sendo a velocidade do som no ar e a velocidade do carro, aplicando a expressão do efeito Doppler às duas situações, vem: Resposta da questão 87: [C] Substituindo os dados do enunciado na equação do Efeito Doppler, em que é a velocidade do som no ar (neste caso em temos: Como a velocidade do som no ar é constante e aproximadamente igual a (ou podemos notar que não é possível termos Resposta da questão 88: [B] O fenômeno do batimento acontece quando temos duas ondas sonoras ressonantes de frequências ligeiramente diferentes, mas muito próximas em que percebemos nitidamente variações de intensidade do som resultante, causados pela interferência construtiva e destrutiva entre as duas ondas de frequências diferentes. Portanto, está correta a alternativa [B]. Resposta da questão 89: [B] A questão envolve padrão de interferência de duas fontes de perturbação. No padrão de interferência haverá tanto picos, correspondentes às interferências construtivas, quanto vales, referentes às interferências destrutivas. No enunciado indica-se que da posição em que se encontra o observador, ao se deslocar “paralelamente ao eixo no sentido positivo ou no sentido negativo”, percebe uma redução da intensidade do som, o que permite concluir que o mesmo se encontra num pico do padrão de interferência. A interferência é construtiva quando a diferença entre as distâncias das fontes ao observador, pressupondo as fontes com mesma frequência e em fase, é um múltiplo inteiro do comprimento da onda, ou seja: Sabe-se que Lista de Exercícios: Física | Ondulatória e MHS Página 52 de 52 sendo a velocidade do som, e a frequência da onda sonora, do que se conclui que Substituindo a expressão da frequência na equação da defasagem, ou seja e reordenando algebricamente a expressão, chegou-se ao seguinte resultado: A menor frequência é obtida para do que se conclui que: O que corresponde à alternativa [B].