Interferência de Ondas

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<p>Lista 12 (A) Ondas</p><p>1. (Fuvest 2013) A tabela traz os comprimentos de onda no espectro de radiação</p><p>eletromagnética, na faixa da luz visível, associados ao espectro de cores mais frequentemente</p><p>percebidas pelos olhos humanos. O gráfico representa a intensidade de absorção de luz pelas</p><p>clorofilas a e b, os tipos mais frequentes nos vegetais terrestres.</p><p>Comprimento de onda (nm) Cor</p><p>380 – 450 Violeta</p><p>450 – 490 Azul</p><p>490 – 520 Ciano</p><p>520 – 570 Verde</p><p>570 – 590 Amarelo</p><p>590 – 620 Alaranjado</p><p>620 – 740 Vermelho</p><p>Responda às questões abaixo, com base nas informações fornecidas na tabela e no gráfico.</p><p>a) Em um experimento, dois vasos com plantas de crescimento rápido e da mesma espécie</p><p>foram submetidos às seguintes condições:</p><p>vaso 1: exposição à luz solar;</p><p>vaso 2: exposição à luz verde.</p><p>A temperatura e a disponibilidade hídrica foram as mesmas para os dois vasos. Depois de</p><p>algumas semanas, verificou-se que o crescimento das plantas diferiu entre os vasos. Qual a</p><p>razão dessa diferença?</p><p>b) Por que as pessoas, com visão normal para cores, enxergam como verdes, as folhas da</p><p>maioria das plantas?</p><p>2. (Uem 2013) Sobre a luz visível e sua interação com os vegetais, assinale o que for correto.</p><p>01) Em relação ao fotoperíodo, é possível observar que as plantas de dia curto florescem</p><p>quando a duração da noite é maior do que o fotoperíodo crítico dessas espécies.</p><p>02) A luz visível está compreendida no espectro eletromagnético, e seu comprimento de onda é</p><p>tanto menor quanto maior é sua frequência.</p><p>04) Fitocromos são pigmentos proteicos das células vegetais que estimulam diversas</p><p>atividades vegetais dependentes da luz.</p><p>08) Dentro do espectro do visível, ondas eletromagnéticas com frequências maiores</p><p>correspondem à cor vermelha, enquanto ondas com frequências menores correspondem à</p><p>cor violeta.</p><p>16) A clorofila absorve, de forma mais eficiente, luz visível com comprimentos de onda</p><p>compreendidos entre 320 nm e 340 nm, que correspondem à cor verde.</p><p>3. (Ufg 2013) Baseado nas propriedades ondulatórias de transmissão e reflexão, as ondas de</p><p>ultrassom podem ser empregadas para medir a espessura de vasos sanguíneos. A figura a</p><p>seguir representa um exame de ultrassonografia obtido de um homem adulto, onde os pulsos</p><p>representam os ecos provenientes das reflexões nas paredes anterior e posterior da artéria</p><p>carótida.</p><p>Suponha que a velocidade de propagação do ultrassom seja de 1.500 m/s. Nesse sentido, a</p><p>espessura e a função dessa artéria são, respectivamente:</p><p>a) 1,05 cm – transportar sangue da aorta para a cabeça.</p><p>b) 1,05 cm – transportar sangue dos pulmões para o coração.</p><p>c) 1,20 cm – transportar sangue dos pulmões para o coração.</p><p>d) 2,10 cm – transportar sangue da cabeça para o pulmão.</p><p>e) 2,10 cm – transportar sangue da aorta para a cabeça.</p><p>4. (Fuvest 2018) Ondas na superfície de líquidos têm velocidades que dependem da</p><p>profundidade do líquido e da aceleração da gravidade, desde que se propaguem em águas</p><p>rasas. O gráfico representa o módulo v da velocidade da onda em função da profundidade h</p><p>da água.</p><p>Uma onda no mar, onde a profundidade da água é 4,0 m, tem comprimento de onda igual a</p><p>50 m. Na posição em que a profundidade da água é 1,0 m, essa onda tem comprimento de</p><p>onda, em m, aproximadamente igual a</p><p>a) 8. b) 12. c) 25. d) 35. e) 50.</p><p>5. (Unesp 2017) Radares são emissores e receptores de ondas de rádio e têm aplicações, por</p><p>exemplo, na determinação de velocidades de veículos nas ruas e rodovias. Já os sonares são</p><p>emissores e receptores de ondas sonoras, sendo utilizados no meio aquático para</p><p>determinação da profundidade dos oceanos, localização de cardumes, dentre outras</p><p>aplicações.</p><p>Comparando-se as ondas emitidas pelos radares e pelos sonares, temos que:</p><p>a) as ondas emitidas pelos radares são mecânicas e as ondas emitidas pelos sonares são</p><p>eletromagnéticas.</p><p>b) ambas as ondas exigem um meio material para se propagarem e, quanto mais denso for</p><p>esse meio, menores serão suas velocidades de propagação.</p><p>c) as ondas de rádio têm oscilações longitudinais e as ondas sonoras têm oscilações</p><p>transversais.</p><p>d) as frequências de oscilação de ambas as ondas não dependem do meio em que se</p><p>propagam.</p><p>e) a velocidade de propagação das ondas dos radares pela atmosfera é menor do que a</p><p>velocidade de propagação das ondas dos sonares pela água.</p><p>6. (Ufrgs 2017) A tabela abaixo apresenta a frequência f de três diapasões.</p><p>Diapasão f (Hz)</p><p>1d 264</p><p>2d 352</p><p>3d 440</p><p>Considere as afirmações abaixo.</p><p>I. A onda sonora que tem o maior período é a produzida pelo diapasão 1d .</p><p>II. As ondas produzidas pelos três diapasões, no ar, têm velocidades iguais.</p><p>III. O som mais grave é o produzido pelo diapasão 3d .</p><p>Quais estão corretas?</p><p>a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III.</p><p>7. (Upf 2017) Isaac Newton é reconhecido como um dos grandes gênios da humanidade. Em</p><p>sua lápide, na Abadia de Westminster, em Londres, está escrito: “Disse Deus ‘Faça-se Newton’</p><p>e houve luz nas jazidas”. Dentre suas contribuições para o desenvolvimento da Física, estão os</p><p>estudos relacionados à dispersão da luz do Sol ao atravessar um prisma de vidro. Nessas</p><p>condições, ocorre a decomposição da luz branca nas várias cores.</p><p>Com relação ao fenômeno de dispersão da luz branca, analise as informações a seguir.</p><p>I. O arco-íris aparece quando os raios de luz branca incidem em gotículas de água presentes</p><p>na atmosfera.</p><p>II. A cor que sofre menor desvio quando a luz branca atravessa um prisma de vidro é a</p><p>vermelha.</p><p>III. A frequência das cores que compõem a luz branca não sofre alteração ao atravessar um</p><p>prisma.</p><p>IV. No interior de um prisma de vidro, as diversas cores que compõem a luz branca apresentam</p><p>velocidades de propagação diferentes.</p><p>Está correto o que se afirma em:</p><p>a) II e IV, apenas. b) I e III, apenas. c) II, III e IV, apenas.</p><p>d) I, II, III e IV. e) I e II, apenas</p><p>8. (Fcmmg 2017) Em ortopedia, o Tratamento por Ondas de Choque pode ser prescrito para</p><p>tratar de diversos tipos de lesões. Especialmente indicado para problemas nas inserções entre</p><p>tendões e ossos, tais como as tendinites. O dispositivo usado nesse tratamento está mostrado</p><p>na figura abaixo.</p><p>As ondas de choque podem ser entendidas como:</p><p>a) Ondas luminosas que causam um pequeno aquecimento nos pés.</p><p>b) Ondas sonoras curtas que provocam uma reação no organismo.</p><p>c) Ondas elétricas que produzem pequenos choques nos nervos.</p><p>d) Ondas eletromagnéticas que atuam nos músculos lesionados.</p><p>9. (Fuvest 2017) A figura representa uma onda harmônica transversal, que se propaga no</p><p>sentido positivo do eixo x, em dois instantes de tempo: t 3 s (linha cheia) e t 7 s (linha</p><p>tracejada).</p><p>Dentre as alternativas, a que pode corresponder à velocidade de propagação dessa onda é</p><p>a) 0,14 m s b) 0,25 m s c) 0,33 m s d) 1,00 m s e) 2,00 m s</p><p>10. (Ifsc 2017) Sabe-se que as ondas eletromagnéticas podem se propagar no vácuo</p><p>enquanto que as ondas mecânicas necessitam de um meio material para se propagarem. O</p><p>som, por exemplo, é uma onda mecânica longitudinal; já a luz é uma onda eletromagnética</p><p>transversal.</p><p>Com base em seus conhecimentos e nas informações apresentadas no texto acima, analise as</p><p>afirmativas abaixo e assinale a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S).</p><p>01) O som se propaga mais rapidamente na madeira do que no ar.</p><p>02) O ultrassom é uma onda eletromagnética.</p><p>04) A velocidade do som é 83 10 m s, ou seja, 300 mil quilômetros por segundo.</p><p>08) O fenômeno do eco só ocorre com ondas transversais.</p><p>16) As cores que vemos são ondas eletromagnéticas visíveis.</p><p>32) A luz se propaga mais rapidamente na água do que no vácuo.</p><p>11. (Enem PPL 2017) O osciloscópio é um instrumento que permite observar uma diferença de</p><p>potencial (ddp) em um circuito elétrico em função de tempo ou em função de outra ddp. A</p><p>leitura do sinal é feita em uma tela sob a forma de um gráfico tensão  tempo.</p><p>A frequência de oscilação do circuito elétrico estudado é mais próxima de</p><p>a) 300 Hz. b) 250 Hz. c) 200 Hz. d) 150 Hz. e) 125 Hz.</p><p>12. (Ebmsp 2017) No exame de ultrassom, um breve pulso sonoro é emitido por um transdutor</p><p>constituído por um cristal piezoelétrico. Nesse cristal, um pulso elétrico provoca uma</p><p>deformação mecânica na sua estrutura, que passa a vibrar, originando uma onda sonora – de</p><p>modo análogo a um alto-falante. O pulso de ultrassom enviado através do corpo é parcialmente</p><p>refletido nas diferentes estruturas do corpo, diferenciando tumores, tecidos anômalos e bolsas</p><p>contendo fluidos. O pulso é detectado de volta pelo mesmo transdutor, que transforma a onda</p><p>sonora em um pulso elétrico, visualizado em um monitor de vídeo.</p><p>PENTEADO, Paulo César Martins, Física: Conceitos e Aplicações; volume 2.</p><p>São Paulo: Moderna, 1998, p. 434.</p><p>Sabendo que a velocidade de propagação das ondas de ultrassom nos tecidos humanos é de</p><p>1.540 m s e que pode ser detectada uma estrutura de dimensão igual a 1,5 mm, determine a</p><p>frequência do pulso elétrico utilizado na formação da imagem no monitor de vídeo.</p><p>Gabarito:</p><p>Resposta da questão 1:</p><p>[Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia]</p><p>a) No vaso 1, a planta cresce normalmente, pois consegue absorver os comprimentos de onda</p><p>equivalentes ao azul e ao vermelho. Esses comprimentos de onda tornam a taxa de</p><p>fotossíntese mais eficiente. A planta do vaso 2 reflete a radiação verde e não consegue</p><p>crescer devido à ineficiência de sua taxa fotossintética.</p><p>[Resposta do ponto de vista da disciplina de Física]</p><p>b) A cor de um objeto é a mesma cor da radiação que ele mais difunde (reflete). Portanto, se as</p><p>pessoas com visão normal enxergam as folhas como verdes, é porque elas refletem com maior</p><p>intensidade a radiação correspondente à luz verde.</p><p>Resposta da questão 2:</p><p>01 + 02 + 04 = 07.</p><p>[Resposta do ponto de vista da disciplina de Física]</p><p>[02] Correta.</p><p>Da equação fundamental da ondulatória:</p><p>v</p><p>v f .</p><p>f</p><p>     Como a velocidade é constante, o comprimento de onda é</p><p>inversamente proporcional à frequência.</p><p>[08] Incorreta.</p><p>Ondas eletromagnéticas com frequências maiores correspondem à cor violeta, enquanto</p><p>ondas com frequências menores correspondem à cor vermelha.</p><p>[16] Incorreta.</p><p>A folha é verde porque a luz verde é refletida, e não absorvida.</p><p>[Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia]</p><p>[16] Incorreta.</p><p>A clorofila a é um pigmento verde-azulado que absorve melhor os comprimentos de onda</p><p>próximos ao vermelho, em torno de 720 nm. A clorofila b é verde-amarelada e absorve melhor</p><p>os comprimentos de onda próximos ao azul, em torno de 420 nm.</p><p>Resposta da questão 3:</p><p>[A]</p><p>[Resposta do ponto de vista da disciplina de Biologia]</p><p>As artérias carótidas transportam sangue arterial da aorta para a cabeça.</p><p>[Resposta do ponto de vista da disciplina de Física]</p><p>Do gráfico, a diferença de tempo entre as duas recepções é:</p><p>6t 16 2 14 s 14 10 s.Δ μ     </p><p>A distância percorrida (d) nesse intervalo de tempo é igual a duas vezes a espessura (e) da</p><p>artéria. Assim:</p><p>6</p><p>2v t 1500 14 10</p><p>d v t 2 e v t e 1,05 10 m</p><p>2 2</p><p>e 1,05 cm.</p><p>Δ</p><p>Δ Δ</p><p></p><p> </p><p>        </p><p></p><p>Resposta da questão 4:</p><p>[C]</p><p>A figura destaca a velocidade de propagação das ondas nas profundidades citadas.</p><p>1 1</p><p>2 2</p><p>h 1m v 3,2m s</p><p>h 4 m v 6,4m s</p><p>  </p><p></p><p>  </p><p>Como a frequência não se altera, da equação fundamental da ondulatória vem:</p><p>1</p><p>1 1 2</p><p>1 1</p><p>2 1 2 1</p><p>2</p><p>v</p><p>f</p><p>v v 3,2 6,4 50 3,2 50</p><p>25 m.</p><p>v 50 6,4 2</p><p>f</p><p>λ</p><p>λ λ</p><p>λ λ λ</p><p>λ</p><p></p><p></p><p></p><p>        </p><p> </p><p></p><p></p><p>Resposta da questão 5: [D]</p><p>Seja a onda mecânica ou eletromagnética, a frequência independe do meio, mas da fonte de</p><p>emissão.</p><p>Resposta da questão 6: [D]</p><p>Análise das afirmativas:</p><p>[I] Verdadeira. Como período e frequência são inversamente proporcionais, o maior período</p><p>terá a menor frequência.</p><p>[II] Verdadeira. Se a temperatura do ar for constante, a velocidade do som também será</p><p>constante, portanto as velocidades das ondas produzidas pelos três diapasões serão iguais.</p><p>[III] Falsa. Sons graves possuem frequências mais baixas, logo, o diapasão 1d é o mais grave</p><p>de todos.</p><p>Resposta da questão 7: [D]</p><p>[I] Correta. A dispersão de um feixe de luz policromática como a luz branca ocorre quando a luz</p><p>incide obliquamente na interface de dois meios de diferentes índices de refração.</p><p>[II] Correta. A ordem crescente de desvio é: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e</p><p>violeta.</p><p>[III] Correta. A frequência de uma onda não se altera quando ela é refletida ou refratada.</p><p>[IV] Correta. Um mesmo material apresenta diferentes índices de refração para diferentes</p><p>radiações. Consequentemente, as velocidades também são diferentes. As radiações</p><p>eletromagnéticas somente têm a mesma velocidade, 8c 3 10 m s,  no vácuo.</p><p>Resposta da questão 8: [B]</p><p>As ondas de choque são ultrassônicas, de alta frequência, acima de 20.000 Hz e pequeno</p><p>comprimento de onda.</p><p>Resposta da questão 9:[B]</p><p>Da leitura direta do gráfico, tira-se que entre os dois instantes citados a onda desloca-se 1m.</p><p>Assim:</p><p>S 1 0 1</p><p>v v 0,25 m s.</p><p>t 7 3 4</p><p>Δ</p><p>Δ</p><p></p><p>    </p><p></p><p>Da figura também pode obter o comprimento de onda.</p><p> 1 3 4 m.λ λ    </p><p>Entre os instantes mostrados o intervalo de tempo corresponde a 1 4 do período. Então:</p><p> </p><p>T</p><p>7 3 T 16 s.</p><p>4</p><p>   </p><p>Usando a equação fundamental da ondulatória:</p><p>4 1</p><p>v = v 0,25 m s.</p><p>T 16 4</p><p>λ</p><p>   </p><p>Resposta da questão 10:01 + 16 = 17.</p><p>[01] Verdadeira. O som é uma onda mecânica e como tal, se propaga mais rapidamente em</p><p>meios materiais mais densos. Portanto, em metais mais rápido que em madeira, e em</p><p>madeira mais rápido que no ar.</p><p>[02] Falsa. Ultrassom, assim como o som, é uma onda mecânica.</p><p>[04] Falsa. A velocidade apresentada na proposição é a da luz no vácuo.</p><p>[08] Falsa. O eco ocorre com o som que é uma onda mecânica longitudinal.</p><p>[16] Verdadeira. As cores que enxergamos se encontram no espectro eletromagnético da luz,</p><p>em uma região estreita de comprimentos de onda entre 400 e 750 nm chamada de luz</p><p>visível.</p><p>[32] Falsa. A luz, ao contrário do som, se propaga mais lentamente em meios mais densos.</p><p>Resposta da questão 11: [E]</p><p>Se medirmos a distância horizontal entre um mínimo (3 ms) e um máximo (7 ms) no gráfico,</p><p>teremos metade do período. Sendo assim:</p><p>T</p><p>7 3 T 8 ms</p><p>2</p><p>   </p><p>Portanto, a frequência de oscilação do circuito é de:</p><p>3</p><p>1 1</p><p>f</p><p>T 8 10</p><p>f 125 Hz</p><p></p><p> </p><p></p><p> </p><p>Resposta da questão 12:</p><p>3</p><p>3</p><p>6</p><p>3 3</p><p>v f</p><p>1540 1,5 10 f</p><p>1540 1,54 10</p><p>f f f 1,02 10 Hz</p><p>1,5 10 1,5 10</p><p>f 1,02 MHz</p><p>λ</p><p></p><p> </p><p></p><p> </p><p></p><p>     </p><p> </p><p></p>