Ondas: Frequência e Comprimento

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<p>Lista 12 (B) Ondas</p><p>13. (Ueg 2017) As ondas em um oceano possuem 6,0 metros de distância entre cristas</p><p>sucessivas. Se as cristas se deslocam 12 m a cada 4,0 s, qual seria a frequência, em Hz, de</p><p>uma boia colocada nesse oceano?</p><p>a) 1,80 b) 1,50 c) 1,00 d) 1,20 e) 0,50</p><p>14. (Unicamp 2017) Considere que, de forma simplificada, a resolução máxima de um</p><p>microscópio óptico é igual ao comprimento de onda da luz incidente no objeto a ser observado.</p><p>Observando a célula representada na figura abaixo, e sabendo que o intervalo de frequências</p><p>do espectro de luz visível está compreendido entre 144,0 10 Hz e 147,5 10 Hz, a menor</p><p>estrutura celular que se poderia observar nesse microscópio de luz seria (Se necessário, utilize</p><p>8c 3 10 m s.) </p><p>a) o ribossomo. b) o retículo endoplasmático. c) a mitocôndria. d) o cloroplasto.</p><p>15. (Enem 2017) Em uma linha de transmissão de informações por fibra óptica, quando um</p><p>sinal diminui sua intensidade para valores inferiores a 10 dB, este precisa ser retransmitido. No</p><p>entanto, intensidades superiores a 100 dB não podem ser transmitidas adequadamente. A</p><p>figura apresenta como se dá a perda de sinal (perda óptica) para diferentes comprimentos de</p><p>onda para certo tipo de fibra óptica.</p><p>Qual é a máxima distância, em km, que um sinal pode ser enviado nessa fibra sem ser</p><p>necessária uma retransmissão?</p><p>a) 6 b) 18 c) 60 d) 90 e) 100</p><p>16. (Enem 2017) A epilação a laser (popularmente conhecida como depilação a laser) consiste</p><p>na aplicação de uma fonte de luz para aquecer e causar uma lesão localizada e controlada nos</p><p>folículos capilares. Para evitar que outros tecidos sejam danificados, selecionam-se</p><p>comprimentos de onda que são absorvidos pela melanina presente nos pelos, mas que não</p><p>afetam a oxi-hemoglobina do sangue e a água dos tecidos da região em que o tratamento será</p><p>aplicado. A figura mostra como é a absorção de diferentes comprimentos de onda pela</p><p>melanina, oxi-hemoglobina e água.</p><p>Qual é o comprimento de onda, em nm, ideal para a epilação a laser?</p><p>a) 400 b) 700 c) 1.100 d) 900 e) 500</p><p>17. (Uepg 2017) Em relação às propriedades das ondas sonoras, assinale o que for correto.</p><p>01) A frequência de uma onda sonora sofre mudança quando esta passa do ar para a água.</p><p>02) O fenômeno do eco é produzido pela difração do som através de obstáculos.</p><p>04) O som pode sofrer o efeito de difração.</p><p>08) O fenômeno batimento ocorre quando ondas sonoras de frequências ligeiramente</p><p>diferentes interferem entre si.</p><p>16) As ondas sonoras podem ser polarizadas desde que as dimensões dos obstáculos sejam</p><p>da mesma ordem de grandeza do seu comprimento de onda.</p><p>18. (Fepar 2017) Em Fisioterapia, as ondas sonoras utilizadas para terapêutica e diagnóstico</p><p>são geradas por instrumentos com o nome de transdutores.</p><p>A terapia ultrassônica ocorre mediante vibrações mecânicas com frequência superior a</p><p>20.000 Hz. As frequências do ultrassom usadas terapeuticamente podem oscilar entre</p><p>0,7 MHz e 3 MHz. A velocidade de propagação da onda ultrassônica é maior nos meios onde</p><p>há maior agregação molecular, ou seja, onde as moléculas estão mais próximas umas das</p><p>outras. Assim, o som se propaga mais rapidamente nos sólidos do que nos líquidos e gasosos.</p><p>As ondas sonoras na faixa de 1MHz se propagam nos tecidos moles com uma velocidade de</p><p>1.540 m s, e pelo osso compacto com 4.000 m s.</p><p>O ultrassom na faixa de frequência de 1MHz é empregado normalmente em lesões profundas,</p><p>e o ultrassom de 3 MHz é utilizado em lesões superficiais. A intensidade do ultrassom pode</p><p>ser classificada de acordo com o modo como a potência e a intensidade são distribuídas na</p><p>transmissão. Na prática clínica o ultrassom contínuo deve ser usado até 22 W cm , para que</p><p>não haja risco de lesão nas estruturas superficiais, e o ultrassom pulsado pode ser utilizado até</p><p>23 W cm .</p><p>De acordo com o texto e os conceitos de Ondulatória, julgue as afirmativas que se seguem.</p><p>( ) A velocidade das ondas sonoras que possuem frequência de ultrassom, em um mesmo</p><p>tecido, é maior que a velocidade de ondas sonoras que possuem frequência menor que</p><p>as de ultrassom.</p><p>( ) O ultrassom, na faixa de 1MHz, propaga-se em um osso compacto com comprimento de</p><p>onda de 4 mm.</p><p>( ) Uma intensidade de 23 W cm , obtida no tratamento com ultrassom pulsado durante 2</p><p>minutos, equivale a uma energia incidente de 360 J a cada 2cm de tecido.</p><p>( ) A velocidade de propagação do ultrassom, em um tecido mole, depende da intensidade</p><p>do pulso e aumenta com o aumento de amplitude.</p><p>( ) A frequência do ultrassom refletido pela superfície de um osso é maior que a frequência</p><p>do ultrassom emitido pelo transdutor.</p><p>19. (Enem PPL 2017)</p><p>A faixa espectral da radiação solar que contribui fortemente para o efeito mostrado na tirinha é</p><p>caracterizada como</p><p>a) visível. b) amarela. c) vermelha. d) ultravioleta. e) infravermelha.</p><p>TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:</p><p>Na opinião de especialistas, a descoberta do mecanismo da autofagia, que levou ao Prêmio</p><p>Nobel de Medicina 2016, pode contribuir para uma melhor compreensão de patologias, como</p><p>as vinculadas ao envelhecimento. Na maioria das patologias, a autofagia deve ser estimulada,</p><p>como nas doenças neurodegenerativas, para eliminar os aglomerados de proteínas que se</p><p>acumulam nas células enfermas.</p><p>A tabela mostra, aproximadamente, as faixas de frequência de radiações eletromagnéticas e a</p><p>figura da escala nanométrica mostra, entre outras, as dimensões de proteínas e de células do</p><p>sangue.</p><p>Faixas de frequência de radiações eletromagnéticas</p><p>Radiação Micro-ondas Infravermelho Ultravioleta Raios X Raios gama</p><p>Faixas de</p><p>frequências</p><p>8 1110 10 12 1410 10 15 1610 10 17 1910 10 20 2210 10</p><p>20. (Ebmsp 2017) Considerando-se essas informações e sabendo-se que a velocidade de</p><p>propagação da luz no ar é igual a 83,0 10 m s, para que se observem proteínas e células</p><p>sanguíneas, podem-se utilizar, respectivamente, as radiações</p><p>a) raios X e raios gama. b) micro-ondas e raios X. c) raios gama e micro-ondas.</p><p>d) ultravioleta e infravermelho. e) infravermelho e micro-ondas.</p><p>21. (Unesp 2016) Uma corda elástica está inicialmente esticada e em repouso, com uma de</p><p>suas extremidades fixa em uma parede e a outra presa a um oscilador capaz de gerar ondas</p><p>transversais nessa corda. A figura representa o perfil de um trecho da corda em determinado</p><p>instante posterior ao acionamento do oscilador e um ponto P que descreve um movimento</p><p>harmônico vertical, indo desde um ponto mais baixo (vale da onda) até um mais alto (crista da</p><p>onda).</p><p>Sabendo que as ondas se propagam nessa corda com velocidade constante de 10 m / s e que</p><p>a frequência do oscilador também é constante, a velocidade escalar média do ponto P, em</p><p>m / s, quando ele vai de um vale até uma crista da onda no menor intervalo de tempo possível</p><p>é igual a</p><p>a) 4. b) 8. c) 6. d) 10. e) 12.</p><p>22. (Unicamp 2016) Um osciloscópio é um instrumento muito útil no estudo da variação</p><p>temporal dos sinais elétricos em circuitos. No caso de um circuito de corrente alternada, a</p><p>diferença de potencial (U) e a corrente do circuito (i) variam em função do tempo.</p><p>Considere um circuito com dois resistores 1R e 2R em série, alimentados por uma fonte de</p><p>tensão alternada. A diferença de potencial nos terminais de cada resistor observada na tela do</p><p>osciloscópio é representada pelo gráfico abaixo. Analisando o gráfico, pode-se afirmar que a</p><p>amplitude e a frequência da onda que representa a diferença de potencial nos terminais do</p><p>resistor de maior resistência são, respectivamente, iguais a</p><p>a) 4 V e 2,5 Hz. . b) 8 V e 2,5 Hz. c) 4 V e 400 Hz. . d) 8 V e 400 Hz.</p><p>23. (Uepg 2016) O físico escocês James Clerk Maxwell</p><p>(1831-1879) foi responsável pela</p><p>descrição teórica e matemática do Eletromagnetismo. Com suas equações, foi possível prever</p><p>a existência de ondas eletromagnéticas. Os diversos tipos de ondas eletromagnéticas recebem</p><p>diferentes nomes, conforme os intervalos de frequência ou de como são produzidas. Sobre o</p><p>espectro eletromagnético, assinale o que for correto.</p><p>01) O único tipo de radiação eletromagnética vinda do Sol que ultrapassa a atmosfera terrestre</p><p>é a do tipo Infravermelha, responsável por sentirmos o calor do Sol.</p><p>02) Raios X e raios gama são exemplos de radiações ionizantes, pois são capazes de alterar a</p><p>estrutura da molécula e átomos.</p><p>04) As ondas eletromagnéticas possuem no vácuo uma velocidade de propagação de</p><p>aproximadamente 83 10 m s.</p><p>08) Uma onda eletromagnética com comprimento de onda de 9750 10 m terá uma</p><p>frequência de 144 10 Hz, no vácuo.</p><p>24. (Pucrj 2016) Com relação às características de ondas sonoras e luminosas, marque a</p><p>única afirmação correta.</p><p>a) A propagação de todas as ondas é resultado de vibrações mecânicas no meio material.</p><p>b) Dada uma fonte de onda sonora ou luminosa, a frequência da onda medida por um receptor</p><p>depende da velocidade da fonte em relação a este receptor.</p><p>c) A velocidade de propagação de ondas luminosas é absoluta, tendo o mesmo valor no vácuo</p><p>e em qualquer meio material.</p><p>d) As diferentes cores no espectro visível da luz correspondem a diferentes velocidades da luz</p><p>no vácuo.</p><p>e) Para qualquer tipo de onda, a velocidade de propagação é tanto maior quanto maior for a</p><p>frequência da onda.</p><p>Gabarito:</p><p>Resposta da questão 13:[E]</p><p>A onda possui comprimento 6,0 m, desloca-se 12 m em 4 s. Logo, se deslocará 6 m em 2 s,</p><p>dessa forma, o período da onda vale 2 s.</p><p>1 1</p><p>f f f 0,5 Hz</p><p>T 2</p><p>    </p><p>Resposta da questão 14:</p><p>[B]</p><p>Pela equação fundamental da ondulatória:</p><p>c</p><p>c f .</p><p>f</p><p>λ λ  </p><p>Pela expressão, o menor comprimento de onda corresponde à maior frequência. Assim:</p><p>8</p><p>7 9</p><p>14</p><p>3 10</p><p>4 10 m 400 10 m 400 nm.</p><p>7,5 10</p><p>λ λ </p><p>      </p><p></p><p>Assim, poderiam ser vistas estruturas com tamanho maior ou igual a 400 nm. Das mostradas</p><p>na figura, a menor é o retículo endoplasmático, com 420 nm.</p><p>Resposta da questão 15:</p><p>[D]</p><p>Máxima variação na intensidade do sinal:</p><p>100 dB 10 dB 90 dB </p><p>Como a menor perda óptica é de 1dB km de acordo com o gráfico, a máxima distância deverá</p><p>ser de:</p><p>90 dB</p><p>90 km</p><p>1dB km</p><p></p><p>Resposta da questão 16:</p><p>[B]</p><p>De acordo com a figura do enunciado, o comprimento de onda mais adequado é o de 700 nm,</p><p>pois não há absorção por parte da oxi-hemoglobina e nem da água.</p><p>Resposta da questão 17:</p><p>04 + 08 = 12.</p><p>Justificando as proposições falsas:</p><p>[01] Falsa. A frequência da onda não sofre alteração quando muda de meio.</p><p>[02] Falsa. O eco é causado pela reflexão das ondas em um obstáculo.</p><p>[16] Falsa. Ondas sonoras não podem ser polarizadas.</p><p>Resposta da questão 18:</p><p>F – V – V – F – F.</p><p>Falsa. A velocidade de propagação de uma onda só depende da natureza da onda</p><p>(mecânica/eletromagnética) e do meio de propagação. Ondas sonoras são ondas mecânicas e,</p><p>quando se propagam no mesmo meio, têm a mesma velocidade, independentemente da</p><p>frequência.</p><p>a fonte define a frequênciav</p><p>v f é uma consequência.</p><p>f o meio define a velocidade</p><p>λ λ λ</p><p></p><p>   </p><p></p><p>Verdadeira.</p><p>3</p><p>3</p><p>6</p><p>v 4 10</p><p>v f 4 10 m 4mm.</p><p>f 1 10</p><p>λ λ λ λ</p><p>         </p><p></p><p>Verdadeira, pois 3 W são 3 Joules por segundo, se demorou 2 minutos, ou seja, 120</p><p>segundos, logo incidiram 360 Joules por 2cm .</p><p>Falsa. Como já explicado, a velocidade de propagação depende da natureza da onda e do</p><p>meio de propagação.</p><p>Falsa. Na reflexão de uma onda não há alteração na frequência. A onda refletida tem a</p><p>mesma frequência da onda incidente.</p><p>Resposta da questão 19:</p><p>[D]</p><p>A faixa espectral em questão é a ultravioleta, que possui o menor comprimento de onda do</p><p>espectro, e consequentemente a maior frequência e energia transportada, podendo apresentar</p><p>riscos para as formas de vida na Terra.</p><p>Resposta da questão 20:</p><p>[D]</p><p>8 9</p><p>8 8</p><p>9 8</p><p>16</p><p>8 4 9</p><p>8 8</p><p>4 9 5</p><p>13</p><p>v f</p><p>3 10 10 10 f</p><p>3 10 3 10</p><p>f f</p><p>10 10 10</p><p>f 3 10 ultravioleta</p><p>v f</p><p>3 10 6 10 10 f</p><p>3 10 3 10</p><p>f f</p><p>6 10 10 6 10</p><p>f 0,5 10 infravermelho</p><p>λ</p><p>λ</p><p></p><p> </p><p></p><p> </p><p></p><p>   </p><p> </p><p>   </p><p></p><p>  </p><p></p><p>    </p><p> </p><p>   </p><p>  </p><p>  </p><p>Resposta da questão 21:</p><p>[B]</p><p>Na figura nota-se que a distância dada, 3m, corresponde a 1,5 comprimento de onda. Assim:</p><p>1,5 3 2m.λ λ  </p><p>Aplicando a equação fundamental da ondulatória:</p><p>v 10</p><p>v f f f 5 Hz.</p><p>2</p><p>λ</p><p>λ</p><p>     </p><p>O intervalo de tempo ( t)Δ para o ponto P ir de um vale a uma crista é meio período e a</p><p>distância percorrida nesse tempo (d) é 0,8m. Então:</p><p>m m</p><p>T 1 1</p><p>t t 0,1 s. d 0,8</p><p>2 2f 2 5 v v 8m/s.</p><p>t 0,1</p><p>d 0,8m.</p><p>Δ Δ</p><p>Δ</p><p></p><p>    </p><p>     </p><p> </p><p>Resposta da questão 22:</p><p>[D]</p><p>Resistores em série são percorridos pela mesma corrente elétrica. Como U R i, o resistor de</p><p>maior resistência está sob maior tensão. Analisando o gráfico, observamos que num ponto de</p><p>pico, a ddp em 1R é 8 V e em 2R é 4 V. Logo, 1R é o resistor de maior resistência. Assim, do</p><p>gráfico:</p><p>3 3</p><p>3</p><p>A 8 V</p><p>1 1</p><p>T 2,5 ms 2,5 10 s f 0,4 10 f 400 Hz.</p><p>T 2,5 10</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p>         </p><p></p><p>Resposta da questão 23:</p><p>02 + 04 + 08 = 14.</p><p>[01] Falsa. Praticamente todo o espectro da radiação emitida pelo Sol atravessa a nossa</p><p>atmosfera com exceção da ultravioleta quando filtrada pela camada de ozônio e partículas</p><p>carregadas que são desviadas para os polos da Terra, causando os fenômenos</p><p>conhecidos como auroras austral e boreal.</p><p>[02] Verdadeira. Por este motivo a exposição a esses raios deve ser monitorada,</p><p>principalmente em ambientes hospitalares, pelos funcionários de radiologia e também em</p><p>ambientes sujeitos à exposição por radiação gama, principalmente em usinas nucleares ou</p><p>equipamentos nucleares. O perigo da exposição está na alteração do DNA provocando</p><p>mutações genéticas que levam ao câncer.</p><p>[04] Verdadeira. Todas as ondas eletromagnéticas viajam no vácuo com velocidade igual à da</p><p>luz neste meio, ou seja, aproximadamente 83 10 m s.</p><p>[08] Verdadeira.</p><p>8</p><p>14</p><p>9</p><p>v 3 10 m s</p><p>v f f f f 4 10 Hz</p><p>750 10 m</p><p>λ</p><p>λ </p><p></p><p>       </p><p></p><p>Resposta da questão 24:</p><p>[B]</p><p>[A] Falsa. As ondas eletromagnéticas não necessitam de meio material para a sua propagação.</p><p>[B] Verdadeira. Este fenômeno é conhecido como efeito Doppler.</p><p>[C] Falsa. A propagação da luz em meios materiais translúcidos é menor quando comparada</p><p>com o vácuo, pois depende do índice de refração do meio.</p><p>[D] Falsa. As diferentes cores têm diferentes comprimentos de onda e frequência, mas a</p><p>mesma velocidade de propagação no vácuo.</p><p>[E] Falsa. Luzes de diferentes frequências tem a mesma velocidade de propagação no vácuo.</p>