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Física Parte 2 Prof.: Alexei Müller www.acasadoconcurseiro.com.br Física Aplicada à Perícia de Acidentes Rodoviários Professor: Alexei Müller www.acasadoconcurseiro.com.br 5 Introdução à Óptica Óptica Geométrica: A óptica geométrica estuda a geometria dos raios de luz, sem buscar explicações para o traçado do raio. Luz A luz se origina de oscilações eletromagnéticas ou da oscilação de cargas elétricas. É, portanto, classificada como uma onda eletromagnética, com a característica de ser visível. Fontes de Luz Fonte Primária ou Corpo Luminoso São corpos que emitem luz por aquecimento, reação química ou reação nuclear. Exemplos: Lâmpadas (incandescente, fluorescente); sol; estrelas; pisca-pisca do vaga-lume. Fonte Secundária ou Corpo Iluminado São corpos que refletem a luz e formam a maioria dos corpos que vemos. Exemplos: Lua; Terra; o quadro da sala de aula. Óptica www.acasadoconcurseiro.com.br6 Meios de Propagação da Luz Meio Transparente É o meio que permite propagação da luz através de si por distâncias consideráveis e caracteriza- se pela nitidez da imagem através dele. Exemplos: Ar; vidro; água. Meio Translúcido É o meio que permite a propagação da luz através de si, mas provocando um espelhamento dos raios, não permitindo uma visualização nítida da imagem. Exemplos: Vidro fosco; papel de seda. Meio Opaco É o meio que impede a propagação da luz, não permitindo a visualização dos objetos. Exemplos: Madeira; concreto. Observação Os conceitos de transparência, translucidez e opacidade são relativos. Exemplo: A água, em pequena quantidade, é transparente, mas em quantidade maior é translúcida. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 7 Princípios da Óptica Geométrica 1. Princípio da Propagação Retilínea da Luz Em um meio transparente e homogêneo, a luz propaga-se em linha reta. 2. Princípio da Independência dos Raios Cada raio de luz propaga-se independentemente dos demais. 3. Princípio da Reversibilidade A trajetória dos raios não depende do sentido de propagação. Fenômenos que ocorrem devido à propagação retilínea da luz Sombra e Penumbra Fonte puntiforme Quando a fonte é puntiforme, ocorre a produção da sombra Fonte extensa Quando a fonte é extensa, a sombra varia de intensidade. A parte atingida por alguns raios de luz é denominada penumbra. www.acasadoconcurseiro.com.br8 Ângulo visual O ângulo formado pelos raios que partem dos pontos A e B é chamado de ângulo visual. É o ângulo sob o qual o observador vê o objeto. Reflexão da Luz Leis da Reflexão 1ª Lei: O raio incidente, a normal à superfície refletora N e o raio refletido r estão no mesmo plano. 2ª Lei: O ângulo de incidência i é igual ao ângulo de reflexão r. Tipos de Reflexão Reflexão difusa Reflexão regular (especular) Reflexão difusa Que ocorre em superfícies irregulares. Reflexão regular (especular) Reflexão que ocorre em superfícies polidas. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 9 Cores dos Corpos A cor de um objeto é a luz refletida por ele. • A luz branca é resultado da mistura das sete cores fundamentais: • Vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Exemplo Um objeto iluminado com a cor azul é visualizado por nós nessa cor por refletir o azul e absorver qualquer outra cor. • A cor de um corpo é aquela que ele reflete. • Um corpo negro é aquele que absorve as cores; não reflete nenhuma cor. • Um corpo branco é aquele que reflete todas as cores; não absorve nenhuma cor. Espelho Plano Classificação da Imagem Estigmatismo do Espelho Plano Todo raio de luz refletido passa por P’ e o observador, em qualquer posição, vê o mesmo ponto imagem P’. www.acasadoconcurseiro.com.br10 Simetria A distância da imagem ao espelho é igual a distância do objeto ao espelho. Imagem Enantiomorfa A imagem e o objeto não se sobrepõem. Translações A velocidade da imagem depende do referencial adotado. Em relação – ao espelho vim = vobj – ao objeto vim =2. vobj A translação da imagem é igual ao dobro da translação do espelho. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 11 Rotação do Espelho ᵟ= 2 α O raio refletido gira um ângulo (ᵟ) que é igual ao dobro do ângulo de rotação do espelho ( ). Associação de Espelhos Espelhos paralelos Espelhos Angulares O número de imagens (N) é dado pela seguinte equação: N = 360 - 1 , onde α é o ângulo entre os espelhos. α A equação só é válida para valores de α que sejam múltiplos inteiros de 360º; caso contrário, o número de imagens não é inteiro. www.acasadoconcurseiro.com.br12 Campo Visual de um espelho plano Se um observador está posicionado nas proximidades da face refletora de um espelho plano, ao observar através desta, esse observador conseguirá visualizar uma região chamada de CAMPO DE VISÃO do espelho. Observe ao lado como pode-se determinar esse campo de visão. Uma forma bem prática de se traçar o CAMPO DE VISÃO de um espelho seria transferir o observador (imaginariamente) para trás do espelho, à mesma distância que ele se encontra na frente, sobre uma linha perpendicular ao plano do espelho. A partir desse momento, para o observador imaginário, atrás do espelho, este passa a funcionar como uma “JANELA BERTA”. Esse observador só terá visão até os limites dos cantos da “janela”. Exemplos 1. As ondas eletromagnéticas, como as ondas luminosas, propagam-se independentemente do meio. No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas possuem a) a mesma amplitude. b) a mesma frequência. c) a mesma velocidade. d) o mesmo comprimento de onda. e) o mesmo período. 2. Das alternativas seguintes, aponte aquela que traz exclusivamente fontes luminosas primárias. a) Lanterna acesa, espelho plano e vela apagada. b) Olho de gato, Lua e palito de fósforo aceso. c) Lâmpada acesa, arco voltaico e vaga-lume aceso. d) Planeta Marte, fio aquecido ao rubro e parede de cor clara. e) Vídeo de uma TV em funcionamento, Sol e lâmpada apagada. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 13 3. O motorista de um carro olha no espelho retrovisor interno e vê o passageiro do banco traseiro. Se o passageiro olhar para o mesmo espelho verá o motorista. Esse fato explica-se pelo a) princípio da independência dos raios luminosos. b) fenômeno de refração que ocorre na superfície do espelho. c) fenômeno de absorção que ocorre na superfície do espelho. d) princípio da propagação retilínea dos raios luminosos. e) princípio da reversibilidade dos raios luminosos. 4. Um pedaço de tecido vermelho, quando observado em uma sala iluminada com luz azul, parece a) preto. b) branco. c) vermelho. d) azul. e) amarelo. 5. O ângulo entre um raio de luz que incide em um espelho plano e a normal à superfície do espelho (conhecido como ângulo de incidência) é igual a 35°. Para esse caso, o ângulo entre a superfície do espelho e o raio refletido é igual a a) 20°. b) 35°. c) 45°. d) 55°. e) 65°. 6. Um observador P se encontra em frente a um espelho plano E. Sendo O um objeto fixo, para que posição deve olhar o observador para ver a imagem de O? a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 7. Uma criança se aproxima de um espelho plano com velocidade v, na direção da normal ao espelho. Podemos afirmar que sua imagem a) se afasta do espelho com velocidade v. b) se aproxima do espelho com velocidade v. c) se afasta do espelho com velocidade 2v. d) se aproxima do espelho com velocidade 2v. e) afasta-se do espelho com velocidade v/2. www.acasadoconcurseiro.com.br14 8. Conforme a figura abaixo, os lados espelhados dos dois espelhos planos formam entre si um ângulo de 90°. Uma garota posiciona-se no ponto P da figura. Ela verá, de si mesma, a) 3 imagens. b) 2 imagens. c) 1 imagem. d) infinitas imagens. e) nenhuma imagem. Espelhos Esféricos São superfícies refletoras que têm a forma de uma calota esférica. São côncavos ou convexos conforme esteja a superfície refletora, respectivamente, na parte interna ou externa da calota esférica. Espelho Côncavo polido por dentro Espelho Convexo polido por fora Elementos Geométricos dos Espelhos Esféricos PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 15 Propriedades do espelho côncavo www.acasadoconcurseiro.com.br16 Espelho convexo- propriedades PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 17 Construção geométrica de imagens no espelho côncavo www.acasadoconcurseiro.com.br18 PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 19 Construção geométrica de imagens em espelho convexo www.acasadoconcurseiro.com.br20 Exemplos 1. Um objeto real projeta uma imagem direita e 3 vezes maior através de um espelho côncavo. Sabendo-se que a distância focal desse espelho é 10 cm, qual é, aproximadamente, a distância do objeto ao espelho? 2. Um objeto de 15 cm de altura é colocado perpendicularmente ao eixo principal de um espelho côncavo de 50 cm de distância focal. Sabendo-se que a imagem formada mede 7,5 cm de altura, podemos afirmar que a) o raio de curvatura é igual a 75 cm. b) o objeto está entre o foco e o vértice do espelho. c) o objeto está a 75 cm do vértice. d) o objeto está a 150 cm do vértice do espelho. e) o objeto está a 50 cm do vértice. 3. Um objeto linear real forma, num espelho esférico, uma imagem direita e três vezes maior que o objeto. Sabendo que a distância entre o objeto e a imagem é de 80cm, podemos afirmar que o espelho é a) côncavo, e a distância focal é 15cm. b) côncavo, e a distância focal é 30cm. c) convexo, e a distância focal é 30cm. d) convexo, e a distância focal é 15cm. e) convexo, e a distância focal é 7,5 cm. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 21 Refração da luz A refração é um fenômeno que ocorre quando a luz muda de meio de propagação, por exemplo, do ar para a água. Tal mudança provoca uma variação na velocidade de propagação da luz, devido à diferença de densidade do meio de propagação. No vácuo, a luz atinge sua maior velocidade, logo, para qualquer outro meio, ela irá se propagar mais lentamente. Essa redução de velocidade poderá vir acompanhada de um desvio na direção de propagação do raio de luz, e isso pode alterar a posição da imagem a ser vista. A refração é um fenômeno que ocorre quando a luz muda a sua velocidade de propagação por mudar de meio. www.acasadoconcurseiro.com.br22 PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 23 www.acasadoconcurseiro.com.br24 PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 25 www.acasadoconcurseiro.com.br26 PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 27 www.acasadoconcurseiro.com.br28 PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 29 Exemplos : 1. A miragem se explica por um fenômeno de a) absorção total. b) refração total. c) interferência total. d) reflexão total. e) difração total. 2. Um raio de luz monocromático se propaga no vidro com velocidade 200.000 km/s. Sendo a velocidade da luz no vácuo 300.000 km/s, o índice de refração do vidro para este tipo de luz é 3. Quando um feixe de luz branca incide num prisma de vidro, ele se refrata ao entrar e sair do prisma, decompondo-se nas cores do espectro. A cor que menos desvia é a a) violeta. b) verde. c) vermelha. d) laranja. e) azul. www.acasadoconcurseiro.com.br30 Lentes esféricas Lente esférica é o sistema óptico constituído por três meios homogêneos e transparentes, separados por duas superfícies esféricas ou por uma superfície esférica e outra plana. O meio intermediário constitui a lente propriamente dita, sendo geralmente o vidro ou o plástico. • LENTES CONVERGENTES ---> Apresentam as extremidades mais finas do que a parte central. • LENTES DIVERGENTES ---> Apresentam as extremidades mais espessas do que a parte central. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 31 LENTES CONVERGENTES • Apresentam as extremidades mais finas do que a parte central. • Transformam um feixe paralelo em um feixe convergente. LENTES DIVERGENTES • Apresentam as extremidades mais espessas do que a parte central. • Transformam um feixe paralelo em um feixe divergente. www.acasadoconcurseiro.com.br32 PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 33 PROPRIEDADES DAS LENTES LENTES CONVERGENTES www.acasadoconcurseiro.com.br34 CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS LENTES CONVERGENTES PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 35 www.acasadoconcurseiro.com.br36 PROPRIEDADES DAS LENTES LENTES DIVERGENTES PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 37 CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS LENTES DIVERGENTES www.acasadoconcurseiro.com.br38 www.acasadoconcurseiro.com.br 39 Ondulatória www.acasadoconcurseiro.com.br40 Classificação das ondas I. Quanto à natureza da onda a) Mecânicas – são a produzidas por uma perturbação num meio material como, por exemplo, uma onda na água, a vibração de uma corda de violão, a voz de uma pessoa, etc. As ondas mecânicas não se propagam no vácuo. O som só se propaga em meios materiais, pois é uma vibração na matéria. b) Eletromagnéticas – ondas eletromagnéticas são produzidas por variação de um campo elétrico e de um campo magnético, tais como as ondas de rádio, de televisão, as micro- ondas e outras mais. As ondas eletromagnéticas não precisam de um meio de propagação, logo podem propagar- se no vácuo. A luz pode se propagar no vácuo, pois é uma onda eletromagnética. II. Quanto à direção de oscilação Uma outra classificação de onda é em relação à direção de oscilação, comparada com a direção de propagação. a) Ondas Transversais – São aquelas em que a direção de propagação é perpendicular à direção de vibração. Exemplo Ondas numa corda. Considere, por exemplo, uma corda segurada por duas crianças nas extremidades. A criança na extremidade da esquerda levanta e abaixa a corda rapidamente. Forma-se, então, um pulso de onda. Após alguns instantes, o pulso terá se propagado e teremos a situação seguinte. Observe que o pulso está se propagando na horizontal, da esquerda para a direita, enquanto os pontos da corda, os perturbados pelo pulso, oscilam para cima e para baixo. Com isso, a direção de oscilação (vertical) é perpendicular à direção de propagação (horizontal). A onda será chamada de onda transversal. www.acasadoconcurseiro.com.br 41 Operações Matemáticas – Prof. Daniel Dudan Podemos obter uma onda transversal usando uma mola helicoidal. Todas as ondas eletromagnéticas são transversais. b) Ondas Longitudinais – São aquelas em que a direção de propagação coincide com a direção de vibração. No espaço em todas as direções, afastando-se da fonte, como indicado no desenho. O som, transmitindo-se no ar, produz compressões e rarefações. De acordo com a sequência sonora emitida pela fonte sonora, há camadas de ar mais comprimidas ou menos comprimidas, conforme está representado na figura por meio de regiões claras e de regiões escuras. Exemplo Ondas numa mola. www.acasadoconcurseiro.com.br42 Quando a direção de oscilação (horizontal) é paralela à direção de propagação (horizontal). A onda será chamada de onda longitudinal. c) Mistas – são ondas que apresentam características transversais e longitudinais simultaneamente, como ocorre com o som em meios sólidos e com a onda no interior da água. Elementos de uma onda A e B – cristas ou picos C e D - vales ou depressões. E. E. - eixo de equilíbrio. a – amplitude: é a distância entre o eixo de equilíbrio e a crista ou a distância entre o eixo de equilíbrio e o vale (depressão). U.S.I [a] = m (metro). λ – comprimento de onda: é a menor distância entre dois pontos em fase numa onda. Por exemplo distância entre cristas sucessivas ou entre dois vales também sucessivos. S.I [λ] = m (metro). A figura abaixo aprepresenta uma oscilação completa: PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 43 PERÍODO (T) É o tempo necessário para que a onda complete uma oscilação. T = t S.I [T] = s (segundo) n t = tempo total. n = nº de oscilações. FREQUÊNCIA ( f ) É o número de oscilações efetuadas na unidade de tempo. f = n S.I [f] = Hz (hertz) t n = nº de oscilações. t = tempo total. RELAÇÃO ENTRE O PERÍODO (T) E A FREQUÊNCIA ( f ). T = 1 f = 1 f T Velocidade (v) Em ondulatória a velocidade é tratada como uma grandeza escalar. A velocidade de propagação de uma onda depende do meio em que ela se propaga. Se a onda se propaga num mesmo meio sua velocidade é constante: V = d t d = distância total percorrida pela onda t = tempo gasto para percorrer essa distância. Em uma oscilação, a distância percorrida pela onda equivale a um “λ”, e o tempo corresponde a um período “T”, portanto podemos escrever também que V = λ T Se substituirmos o “T” por " 1 ", concluímos que também podemos escrever que f V = λ . f S.I metro/segundo [v] = m/s (metro/segundo) www.acasadoconcurseiro.com.br44 Observações v constante (propagação num mesmo meio) λ ∝ 1 f f constante (refração, onda muda de meio) v ∝ λ Exemplos 3. A figura representa uma onda mecânica propagando-se num determinado meio. As grandezas representadas por x e y significam, respectivamente a) frequência e velocidade. b) timbre e amplitude. c) amplitude e comprimento de onda. d) frequência e amplitude. e) amplitude e velocidade. 4. Na figura, está representada uma onda que, em 2,0 segundos, propaga-se de uma extremidade a outra de uma corda. O comprimento de onda (cm), a frequência (ciclos/s) e a velocidade de propagação (cm/s), respectivamente, são a) 3, 5, 15. b) 3,15, 5. c) 5, 3, 15. d) 5, 15, 3. e) 15, 3, 5. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 45 A onda representada na figura abaixo se desloca entre os pontos A e B, distantes 2 m, num intervalo de tempo de 4 s. 5. Qual o período dessa onda? a) 0,2 s. b) 0,5 s. c) 1,0 s. d) 3,0 s. e) 4,0 s. 6. Qual a velocidade de propagação da onda? a) 0,5 m/s. b) 1,0 m/s. c) 2,0 m/s. d) 2,5 m/s. e) 3,0 m/s. Ondas Eletromagnéticas • São formadas por campos elétricos e campos magnéticos variáveis; • o campo elétrico é perpendicular ao campo magnético; • são ondas transversais (os campos são perpendiculares à direção de propagação); • propagam-se no vácuo com a velocidade “c” c = 3.108 km/s = 3.108 m/s. • podem propagar-se num meio material com velocidade menor que a obtida no vácuo. www.acasadoconcurseiro.com.br46 Esse campo elétrico E variável irá gerar um campo magnético B, que será também variável. Por sua vez, esse campo magnético irá gerar um campo elétrico, e assim sucessivamente. Cada campo varia e gera outro campo que, por ser variável, gera outro campo: está criada a perturbação eletromagnética que se propaga através do espaço, constituída pelos dois campos em recíprocas induções. Espectro Eletromagnético É o conjunto de todas as ondas eletromagnéticas. Ondas de Rádio - Ondas Longas - Ondas Médias - Ondas Curtas - Frequência modulada (FM) Ondas de Televisão (TV) Micro-ondas Infravermelho (ondas de calor) Luz - vermelho - alaranjado - amarelo - verde - azul - anil - violeta Raios X Raios γ Fisicamente, não há intervalos no espectro. Podemos ter ondas de qualquer frequência que são idênticas na sua natureza, diferenciando-se no modo como podemos captá-las. Observe que algumas frequências de TV podem coincidir com a frequência de FM. Isso permite, algumas vezes, captar uma rádio FM na televisão ou captar um canal de TV num aparelho de rádio FM. Observações 1. A energia é quantizada (descontínua, discreta), não é contínua. 2. Fóton: é um “pacote de energia”. 3. No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade. 4. A velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo é de 3 .108 m/s. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 47 Exemplos 7. Comparadas com a luz visível, as micro-ondas têm a) velocidade de propagação menor no vácuo. b) fótons de energia maior. c) frequência menor. d) comprimento de onda igual. e) comprimento de onda menor. 8. Selecione a alternativa que completa corretamente as lacunas nas afirmações abaixo. O módulo da velocidade de propagação da luz no ar é ........................... que o da luz no vidro. No vácuo, o comprimento de onda da luz é .............................. que o das ondas de rádio. a) maior - menor. b) maior - maior. c) menor - o mesmo. d) o mesmo - menor. e) o mesmo - maior. 9. No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas possuem mesma .......................... . As ondas sonoras propagam-se em uma direção ................. a direção das vibrações do meio. a) energia - frequência - paralela. b) matéria - velocidade - perpendicular. c) energia - amplitude - perpendicular. d) matéria - intensidade - paralela. e) energia - velocidade - paralela. Fenômenos Ondulatórios Reflexão - é o fenômeno que ocorre com as ondas, quando atingem a superfície de separação entre dois meios e voltam para o meio de onde se originaram. A frequência, o módulo da velocidade de propagação e o comprimento de onda das ondas incidentes são iguais para as ondas refletidas, e a fase pode variar ou não. www.acasadoconcurseiro.com.br48 Exemplo Reflexão de pulsos em cordas A figura representa uma corda flexível presa firmemente a uma parede e tracionada pela mão do operador. Um pulso (semionda) é produzido e se propaga com velocidade v constante. Cada ponto da corda é puxado para cima e para baixo, uma vez, pelo pulso que passa. Quando este atinge a parede, esta é puxada para cima e, pelo Princípio de Ação e Reação, ela puxa a corda para baixo: o pulso sofre uma inversão de fase e retorna à corda (reflete), percorrendo-a com a mesma velocidade v. Com inversão de fase A figura representa a mesma corda dotada de um anel leve e lubrificado, pelo qual passa uma barra vertical fixa. A corda está tracionada e um pulso a percorre com velocidade constante v. À chegada do pulso ao anel, este, por ser leve e estar livre, não reage sobre a corda, comportando- se como qualquer ponto dela: ele sobe e desce, e a onda retorna à corda (reflete) sem inverter a fase e com velocidade v. Sem inversão de fase. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 49 Reflexão de ondas bi e tridimensionais Existem dois princípios básicos na reflexão de ondas bi e tridimensionais (som, luz, ondas na superfície de líquidos, etc.): • a onda (ou raio) incidente, a onda (ou raio) refletida e a normal no ponto de incidência são coplanares. • o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão são iguais (i = r). Como as frentes de onda são perpendiculares aos raios de onda, o aspecto das ondas é o da figura. Absorção Todos os meios materiais, quando atravessados por ondas (mecânicas ou eletromagnéticas) absorvem uma parcela da energia da onda, transformando-a em calor . Dependendo do meio, isso ocorre em maior ou menor grau. Por exemplo, os corpos opacos absorvem fortemente a luz, ao contrário dos corpos transparentes que a absorvem pouco. Outro exemplo de absorção é o enfraquecimento verificado numa onda que percorre uma corda esticada. O vácuo é o único meio onde não ocorre absorção. Refração É o fenômeno que ocorre com as ondas quando passam de um meio de propagação para outro. A frequência, o período e a fase das ondas não mudam. Contudo, o módulo da velocidade de propagação e o comprimento de onda se alteram, podendo ocorrer mudança na direção de propagação. www.acasadoconcurseiro.com.br50 Exemplo Refração de ondas na superfície de um líquido As ondas na superfície da água refratam-se ao passar de uma região mais profunda para outra mais rasa. O módulo da velocidade e o comprimento de onda aumentam na região profunda. FA = fB λA < λB VA < VB Difração É o fenômeno que consiste em uma onda contornar obstáculos, passando por fendas. O comprimento de onda, a frequência e a velocidade de propagação não se alteram. As figuras representam recipientes com água, cuja superfície é cortada por um obstáculo fixo com uma abertura. Na primeira figura, o comprimento de onda é muito pequeno em relação à abertura e, na segunda figura, ele tem dimensões da mesma ordem da abertura. Na difração, a energia não se distribui igualmente em todas as direções. Quanto menor for o comprimento de onda em relação ao tamanho da fenda ou o obstáculo atingido, maior será a região de sombra, como se vê nas figuras. É um fenômeno que pode ocorrer com qualquer tipo de onda bi ou tridimensional como luz, som, raios X, ondas de rádio, etc. O comprimento de onda da luz é muito pequeno, cerca de 5x10-7 m . Logo, para que o fenômeno da difração luminosa ocorra, os obstáculos e as aberturas devem ser também muito pequenos como, por exemplo, a fenda de uma agulha ou um fino rasgo de gilete numa folha de papel. O comprimento de onda do som no ar varia de 1,7 cm a 17 m e, consequentemente, a difração sonora ocorre mesmo que os obstáculos sejam grandes, sendo facilmente observados. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 51 Exemplo A figura abaixo representa um automóvel de faróis acesos, tocando a buzina num dos lados de uma esquina. Pelo outro lado da esquina caminha um pedestre que ouve a buzina, mas não consegue ver diretamente a luz dos faróis do automóvel, isso porque as ondas sonoras conseguem contornar o obstáculo, que é a esquina, mas, para as ondas luminosas, a esquina é um obstáculo grande demais em comparação ao seu comprimento de onda, e os raios seguem em linha reta, não a contornando. O som sofre difração na esquina, mas a luz não. Uma situação interessante acontece com as ondas de rádio. O comprimento de onda médio da faixa de AM é muito maior que o comprimento de onda médio da faixa de FM, logo é muito mais fácil para uma onda de AM contornar um morro, por exemplo. O mesmo raciocínio vale para a faixa de VHF em comparação com a faixa de UHF. Observação A difração só ocorre se o comprimento de onda e a fenda forem da mesma ordem de grandeza. Interferência A interferência é resultado da superposição de duas ou mais ondas. A interferência pode ser Construtiva ou Destrutiva. Construtiva Quando duas ondas se superpõem, ocorrendo uma interferência construtiva, a amplitude da onda resultante será dada pela soma das amplitudes das ondas superpostas. Note que, após a interferência, as ondas seguem se propagando com as mesmas características anteriores www.acasadoconcurseiro.com.br52 Destrutiva Quando duas ondas se superpõem, ocorrendo uma interferência destrutiva, a amplitude da onda resultante será dada pela subtração das amplitudes das ondas superpostas. Note que, após a interferência, as ondas seguem se propagando com as mesmas características anteriores. Difração seguida de interferência Onde uma crista e um vale se superpõem, ocorre uma interferência destrutiva. Onde duas cristas ou dois vales se superpõem, ocorre uma interferência construtiva. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 53 Onda Estacionária É o resultado da superposição de duas ondas de mesma velocidade, mesmo comprimento de onda, mesma frequência, mesma amplitude, mas de sentidos opostos. Os fenômenos responsáveis pela formação de uma onda estacionárias são reflexão e interferência N1, N2 - Nós ou Nodos: são pontos de interferência destrutiva. V1, V2 ... - Ventres: são pontos de interferência construtiva. Polarização É o fenômeno pelo qual uma onda de vários planos de vibração é transformada em uma onda de apenas um plano de vibração. Onda natural ou não polarizada: é aquela que possui vários planos de vibração. Observação A polarização ocorre somente com ondas transversais; não ocorre com ondas longitudinais. www.acasadoconcurseiro.com.br54 Ressonância Fenômeno que acontece quando um sistema vibra forçado por outro sistema, mas com uma característica: o sistema que provoca a vibração deve estar perto do outro e vibra com uma frequência igual à frequência natural desse outro. Um sistema físico recebe energia por meio de excitações de frequência igual a uma de suas frequências naturais de vibração. Assim, o sistema físico passa a vibrar com amplitudes cada vez maiores. Cada sistema físico capaz de vibrar possui uma ou mais frequências naturais, isto é, que são características do sistema, mais precisamente da maneira como este é construído. Cada sistema possue sua frequência natural, que lhe é característica. Quando ocorrem excitações periódicas sobre o sistema, como quando o vento sopra com frequência constante sobre uma ponte durante uma tempestade, acontece um fenômeno de superposição de ondas que alteram a energia do sistema, modificando sua amplitude. Se a frequência natural de oscilação do sistema e as excitações constantes sobre ele estiverem sob a mesma frequência, a energia do sistema será aumentada, fazendo com que vibre com amplitudes cada vez maiores. Exemplo Ponte Tacoma Narrows, nos Estados Unidos, em 7 de novembro de 1940. Num determinado momento o vento soprou com frequência igual à natural de oscilação da ponte, fazendo com que esta começasse a aumentar a amplitude de suas vibrações até que sua estrutura não pudesse mais suportar, fazendo com que sua estrutura rompesse. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 55 Efeito Doppler É a percepção de uma frequência diferente da realmente emitida, em virtude do movimento relativo de aproximação ou afastamento entre a fonte e o observador. Quando ocorre uma aproximação, o observador percebe uma frequência maior; quando o movimento é de afastamento, o observador percebe uma frequência menor . Aproximação Afastamento Quando o movimento é de aproximação, a frequência percebida pelo observador é maior que a real e quando o movimento é de afastamento a frequência percebida é menor que a real. Relacionando a frequência aparente com a velocidade da onda e da fonte tem-se: o F s o s F f f v v v v = ± ± Com fF = frequência da fonte (real) fo = frequência percebida pelo observador (aparente) vo = velocidade do observador vF = velocidade da fonte vs = velocidade da onda No uso da fórmula deve-se respeitar a seguinte convenção de sinais: Sentido de referência sempre de O para F. Quando os sentidos de vo e vF coincidem com o sentido de referência adota-se +; Quando são contrários ao sentido de referência, adota-se o sinal - . www.acasadoconcurseiro.com.br56 Exemplo resolvido Um trem A percorre uma trajetória retilínea com velocidade de 72 km/h, rumo a outro trem B,que vem em sentido oposto, com velocidade de 54 km/h. O condutor do trem A ao avistar o trem B, apita com frequência de 700 Hz. Considerando a velocidade do som igual a 340 m/s, qual é a frequência percebida pelo condutor do trem B? vs = 340 m/s vF = 72 km/h = 20 m/s vo = 54 km/h = 15 m/s fF = 700 Hz o o oF s o s F o o f f ff 700 700 v v v v 340 15 340 20 355 320 355.700f f 776,7 Hz. 320 = ⇒ = ⇒ = ⇒ + − + − = ⇒ ≅ Observação As ondas luminosas também podem sofrer o efeito Doppler. Entretanto, como a velocidade da luz é muito elevada, ele só é perceptível se a fonte for extremamente veloz. É o caso de estrelas ou galáxias que se afastam da Terra. Quando a fonte está se afastando, a luz recebida por nós tem frequência aparente menor que a frequência real emitida. Dizemos que houve um desvio para o vermelho (RED SHIFT). Caso a fonte esteja se aproximando, ocorrerá o oposto, ou seja, um desvio para o azul (BLUE SHIFT). Radares funcionam com base no efeito Doppler. Exemplos 10. Quando a luz passa de um meio menos refringente para um mais refringente a) a frequência aumenta. b) a frequência diminui. c) o comprimento de onda aumenta. d) o comprimento de onda diminui. e) a velocidade aumenta. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 57 11. Selecione a alternativa que completa corretamente as lacunas nas afirmações seguintes: I.As ondas luminosas ......... ser polarizadas. II. Na água, as ondas .............. propagam-se mais rapidamente que no ar. III.O fenômeno de interferência .......... ocorrer com ondas sonoras. a) não podem - luminosas - não pode b) podem - sonoras - pode c) podem - luminosas - pode d) não podem - sonoras – pode e) podem - luminosas - não pode 12. Faz-se incidir um trem de ondas planas, de um único comprimento de onda λ, sobre um obstáculo com duas fendas, F1 e F2, conforme mostra a figura. O meio à direita e à esquerda das fendas é o mesmo. Considerando-se essa situação, pode-se afirmar que a) logo após passar pelas fendas, as ondas continuam sendo planas. b) a frequência das ondas se altera ao passar pelas fendas. c) logo após passar pelas fendas, a velocidade de propagação das ondas diminui. d) as ondas que passam por F1 e F2 continuam se propagando em linha reta à direita do obstáculo, sem se encontrarem. e) as ondas se difratam em F1 e F2, superando-se à direita do obstáculo. www.acasadoconcurseiro.com.br58 Ondas sonoras Chamam-se som as ondas mecânicas que sensibilizam nossa audição. Se observarmos atentamente um alto-falante, veremos que ele tem como parte essencial uma membrana M, denominada cone, que, mediante excitação elétrica, realiza movimentos de vaivém em torno de uma posição média. Esse movimento produz, alternadamente, compressões e dilatações no ar em contato com a membrana. Essas variações de pressão, por sua vez, se propagam e constituem, sob certas condições, uma onda sonora. É comum dizermos que o som se propaga por ondas de pressão. Uma onda sonora propagando- se no espaço é facilmente comparável a uma onda que se propaga numa mola helicoidal. Para tal analogia, imaginemos o ar constituído de “fatias de moléculas” muito finas e justapostas. Quando submetida a uma onda sonora, cada “fatia de ar” se desloca como uma espira da mola submetida a uma onda longitudinal. Por isso, dizemos também que o som é uma onda longitudinal propagando-se no meio. O movimento da vareta produz a onda sonora, que consiste numa compressão seguida de uma rarefação. A distância entre duas compressões ou duas rarefações sucessivas constitui um comprimento de onda. O número de compressões originadas por segundo é a frequência f da onda sonora, igual à frequência de oscilação da fonte. A distância entre duas regiões de compressão (ou de dilatação) consecutivas é o comprimento de onda . Sendo v a velocidade de propagação da onda sonora no meio, vale a equação v = f. A propagação das ondas sonoras exige a presença de um meio material. Podemos demonstrar esse fato retirando o ar de dentro de uma campânula de vidro, que tem em seu interior uma campainha elétrica. À medida que a bomba de vácuo vai retirando o ar, o som vai deixando de ser ouvido, apesar de continuarmos a observar as pancadas do martelo da sineta. O vácuo é, portanto, o melhor isolante acústico que existe. Em geral, a velocidade do som em um meio depende da temperatura. No ar, a 15ºC, a velocidade do som é de 340 m/s, enquanto a 20ºC passa para 343 m/s. Além de se propagar no ar e nos gases em geral, o som se propaga também nos líquidos e nos sólidos. Nos líquidos, a velocidade é maior que nos gases, e nos sólidos é maior que nos líquidos. Por exemplo, na água (20ºC), a velocidade do som vale 1.480 m/s, e no aço, cerca de 5.900 m/s. Contudo, os sólidos inelásticos, como o algodão, a lã de vidro, o feltro, o poliestireno expandido e os tapetes, não transmitem ondas sonoras, constituindo bons isolantes acústicos Emissão e recepção de ondas sonoras As fontes que emitem ondas sonoras são muito numerosas e variadas. Todo dispositivo capaz de produzir uma sucessão de compressões e dilatações do ar emite ondas sonoras. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 59 www.acasadoconcurseiro.com.br60 Exemplo Podemos citar as cordas vocais, os instrumentos musicais, as sirenes, os motores de automóveis, os marteletes pneumáticos e outros. No ouvido, o tímpano é a parte do ouvido externo sensível às ondas sonoras. Quando atingido por elas, ocorrem variações da posição de seu centro, que, após serem transmitidas ao ouvido interno, são transformadas em impulsos nervosos. Esses impulsos se propagam ao longo do nervo auditivo, dando lugar a uma sensação sonora no cérebro. O ouvido humano não é sensível a todas as ondas sonoras que o atingem. Um estudo aprofundado revelou que os sons audíveis, isto é, perceptíveis pelo ouvido humano, são aqueles emitidos por fontes cuja frequência está compreendida entre 20 Hz e 20.000 Hz = 20 kHz. Esses limites variam conforme as condições do ouvido. À medida que envelhecemos, o limite superior de frequência vai sendo reduzido: muitas pessoas de meia-idade não conseguem detectar sons de frequência maior que 10 kHz. As ondas sonoras de frequência inferior a 20 Hz são chamadas de infrassons, e as de frequência superior a 20 kHz, de ultrassons. Certos animais (como morcegos e golfinhos) emitem e percebem sons de frequência superior a 20 kHz. Também cachorros podem ouvir ultrassons. Essa habilidade dos cães é geralmente utilizada para serviços policiais e desenvolvida por treinadores especializados. Assim, os cachorros conseguem receber ordens por meio de um apito ultrassônico, cuja frequência não pode ser detectada pelo ouvido humano. Apesar de não serem audíveis, os ultrassons, por terem pequenos comprimentos de onda, são muito aplicados na indústria. São utilizados, por exemplo, na limpeza de óculos e de peças metálicas minúsculas, de forma irregular, ou para descobrir falhas em juntas metálicas soldadas. Pequenos aparelhos de controle ultrassônico são atualmente usados em controle remoto de televisão. Os ultrassons começam a ser muito empregados também na Medicina. Propriedades das ondas sonoras Reflexão do som O ouvido humano só é capaz de diferenciar sons que o atingem com um intervalo de tempo igual ou superior a 0,1 segundo. -Eco: manifesta-se quando os dois sons, direto e refletido, são recebidos num intervalo de tempo igual ou superior a 0,1s. Nesse, caso os dois sons são percebidos de forma distinta. Para 340m/s de velocidade do som no ar, o obstáculo refletor deve estar a uma distância igual ou superior a 17m. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 61 Sensibilidade auditiva humana (tempo mínimo necessário para escutarmos separadamente o som refletido do emitido). d = v . t Sensibilidade auditiva humana d = 340 x 0,1 s d = 34 m (ida e volta) • Reforço: ocorre quando o intervalo de tempo de recebimento do som refletido e do som direto é praticamente nulo. O ouvinte apenas percebe um som mais intenso, pois recebe maior quantidade de energia. • Reverberação: ocorre quando a diferença entre os instantes de recebimento dos sons é pouco inferior a 0,1 s. Não se percebe um novo som, mas há um prolongamento da sensação sonora. Refração do som: Ocorre a mudança de meio:a velocidade das ondas sonoras é diferente em diferentes meios. Interferência: Ocorre quando um ponto do meio é atingido, ao mesmo tempo, por mais de uma perturbação de natureza sonora. • Batimento: ocorre quando há interferência de ondas sonoras cujas frequências são ligeiramente diferentes. • Ressonância: ocorre quando há interferência de ondas sonoras cujas frequências são exatamente iguais. f1 = f2 www.acasadoconcurseiro.com.br62 Qualidades fisiológicas do som 1. ALTURA Qualidade que permite identificar um som agudo ou um som grave. A altura está associada à frequência do som emitido. Som grave (BAIXO) Som agudo (ALTO) 2. INTENSIDADE Qualidade que permite afirmar se um som é fraco ou forte. Tanto a intensidade sonora quanto a intensidade auditiva estão associadas à energia transportada pela onda e a amplitude. Som FRACO Som FORTE Para determinar da energia que a onda sonora que atravessa determinada área utiliza-se a grandeza Intensidade, I. A intensidade média Im é calculada pela fórmula: m m m ÄEI , Ät.ÄA ÄEComo P Ät então PI ÄA = = = PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 63 Onde: ∆E = energia transportada pelo som ∆t = tempo de passagem do som ∆A = área pela qual o som passa Pm = potência média Se a energia transferida for constante a potência e a intensidade também serão constantes. Unidades (S.I.) [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 2 2 I W / m ÄE j P j Ät s ÄA m = = = = = Nível de Intensidade β É a intensidade sonora média percebida ou detectada pelo sistema auditivo humano. A definição matemática dessa grandeza de unidade, é baseada em padrões fisiológicos médios. Para tanto admite-se que: a) a intensidade sonora mínima percebida pelo ser humano, limiar auditivo médio seja: I0 = 10 -12 W/m2 b) o nível de intensidade sonora β varie em escala logarítmica de base 10. O que significa que sons de 10n vezes maior que a intensidade mínima sejam percebidos com nível de intensidade n vezes maior, por exemplo um som de intensidade cem (102) vezes maior que I0 é percebido, em média, como se tivesse intensidade duas vezes maior. β = 10.log I , e sua unidade é decibel (dB) I0 www.acasadoconcurseiro.com.br64 Exemplo O nível sonoro S é medido em decibéis (dB) de acordo com a expressão S = (10 dB) log (I/Io), onde I é a intensidade da onda sonora e Io = 10 -12 W/m2 é a intensidade de referência padrão correspondente ao limiar da audição do ouvido humano. Numa certa construção, o uso de proteção auditiva é indicado para trabalhadores expostos durante um dia de trabalho a um nível igual ou superior a 85 dB. O gráfico a seguir mostra o nível sonoro em função da distância a uma britadeira em funcionamento na obra A que distância mínima da britadeira os trabalhadores podem permanecer sem proteção auditiva? 3. TIMBRE Qualidade que permite a diferenciação de dois sons, de mesma altura e intensidade, mas emitidos por instrumentos diferentes. O timbre é caracterizado pela forma da onda. Alturas iguais, intensidades iguais e timbres diferentes Exemplos 1. O som é uma onda .................... . Para se propagar, necessita .................... e a altura de um som refere-se à sua .................... . a) plana – do ar – intensidade b) mecânica – de meio material – frequência c) mecânica – do vácuo – frequência d) transversal – do ar – velocidade e) transversal – de meio material – intensidade PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 65 2. Considere as afirmações abaixo. I.O som se propaga no ar com uma velocidade de aproximadamente 340 m/s. II. As velocidades de propagação do som no ar e no vácuo são aproximadamente iguais. III.O eco é devido à reflexão do som. Quais delas são corretas ? a) Apenas I. b) Apenas I e II. c) Apenas I e III. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 3. Em relação à intensidade sonora, afirma-se que I. aumenta de acordo com a frequência do som. II. está relacionada com a energia transportada pela onda sonora. III.diminui com o timbre do som. Das afirmativas a) somente I é correta. b) somente II é correta. c) apenas I e II são corretas. d) apenas I e III são corretas. e) I, II e III são corretas. www.acasadoconcurseiro.com.br66 Estática dos corpos rígidos Corpo Rígido é aquele em que as posições de suas partículas, do ponto de vista macroscópico não se alteram em relação a um referencial fixado no próprio corpo. Centro de massa do corpo rígido é o ponto onde toda a massa poderia estar concentrada e todas as forças externas poderiam ser aplicadas para que o seu movimento não sofresse alteração. Centro de gravidade é o ponto de aplicação da força que a Terra exerce sobre o corpo- o peso. Em corpos homogêneos e uniformes, de pequenas dimensões, o centro de massa coincide com o centro de gravidade. Momento de Força ou Torque M → O efeito da força que está relacionado à rotação de um corpo rígido que depende da força aplicada e da distância da linha de ação da força ao eixo de rotação. M F.d → → = Unidade do momento de uma força (S.I.) M= F.d [M] = N . m PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 67 Condições de equilíbrio rI. F 0. II. M 0. → → = =∑ Um corpo está em equilíbrio quando ocorre uma das seguintes situações: a) equilíbrio estático - o ponto material está em repouso ( v → = 0). b) equilíbrio dinâmico - o ponto material está em MRU ( v → = constante). Se um ponto material, sujeito à ação de um sistema de forças coplanares, estiver em equilíbrio, as somas algébricas das projeções dessas forças sobre dois eixos perpendiculares e pertencentes ao plano das forças são nulas. Para isso é feita a decomposição de cada vetor sobre os eixos x e y Rx Ry M 0 M 0 → → = = Vx = V.cosθ Vy = V.senθ www.acasadoconcurseiro.com.br68 Exemplos 1. Um corpo de peso 80N é mantido em equilíbrio por fios ideais, conforme indica a figura. Determine as tensões nas cordas T1 e T2. (Sendo sen 30o= cos 60o = 1/2; sen 60o= cos 30o = 3 2 ) 2. Uma massa de 2 kg está suspensa por cordas inextensíveis e de massas desprezíveis, conforme a figura abaixo. A tração na corda horizontal é de (adote g = 10m/s2) PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 69 Equilíbrio de corpos extensos Momento resultante MR se um corpo, preso a um eixo, está sujeito à ação de várias forças, simultaneamente, o momento resultante desse sistema de forças em relação ao eixo será dado pela soma algébrica dos momentos gerados por cada uma das forças. Sinal do momento de uma força 1. Momento com sentido anti-horário Considere uma barra presa a um eixo, sofrendo uma força que a faça girar com sentido anti- horário. 2. Momento com sentido horário Considere uma barra presa a um eixo, sofrendo uma força que a faça girar com sentido horário. www.acasadoconcurseiro.com.br70 Exemplo resolvido MR = M1 + M2 + M3 MR = F1.d1 - F2.d2 + F3.d3 MR = 5N.2,0m - 30N.1,5m + 10N.4,5m MR = 10 Nm - 45 Nm + 45 Nm MR = 10 Nm Observação Para barras homogêneas, o peso da barra é uma força que deverá ser concentrada no centro da barra e que, em relação ao eixo de giro, causará momento como qualquer outra força. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 71 Exemplo 3. Uma pessoa pretende utilizar um pé-de-cabra para arrancar um prego. Dos cinco vetores representados na foto, o que corresponde à menor força necessária à tarefa é a) F1 . b) F2 . c) F3 . d) F4 . e) F5 . Equilíbrio de rotação de um corpo extenso Para ocorrer o equilíbrio de rotação temos: M 0 → =∑ , logo: ah hM M=∑ ∑ Na barra mostrada na figura, o peso da pessoa sentada tem intensidade de 500 N. Exemplos: 4. Determine a intensidade da força F, considerando que a barra está em equilíbrio (despreze o peso da barra). www.acasadoconcurseiro.com.br72 5. A figura abaixo representa uma alavanca constituída por uma barra homogênea e uniforme, de comprimento de 3m, e por um ponto de apoio fixo sobre o solo. Sob a ação de um contrapeso p igual a 60N, a barra permanece em equilíbrio, em sua posição horizontal, nas condições especificadas na figura. Qual deve ser o peso da barra? Equilíbrio de um corpo extenso com dois apoios A barra da figura é homogênea, possui 3,0 m de comprimento e peso de 30 N. A 2,0 m da extremidade A, é colocado um corpo de peso 15 N. O sistema encontra-se em equilíbrio apoiado nas extremidades A e B. Determine as intensidades das forças que os apoios exercem na barra. Exemplo resolvido Considerando um ponto de apoio como ponto de rotação (A) M 0 → =∑ ah hM M∑ ∑ MFB = MPB + MPC FB.3 = 30.1,5+ 15.2 FB.3 = 45 + 30 FB = 75./3 = 25 N O peso total a ser sustentado pelos apoios é de 30N + 15N = 45N. Se o apoio B faz uma força de 25N, o apoio A fará uma força de 20N. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 73 Exemplo: 6. Uma barra homogênea de 7 m de comprimento com peso P= 50 N é apoiada nos pontos A e B. Determine as reações dos apoios sobre a barra. Oscilações Oscilar é mover-se de um lado para o outro. Têm oscilações microscópicas e macroscópicas. Oscilador massa-mola (força elástica restauradora) Dado o bloco de massa m preso a uma mola de constante elástica k. Ao ser deslocado de sua posição de equilíbrio, alongando-se ou comprimindo-se a mola, adquire um movimento harmônico simples.Suponha o movimento de uma só dimensão, adotando o eixo x como referência com a trajetória do bloco. Quando o bloco oscila passa contínua e alternadamente pela posição 0. A origem do movimento está na força F → , que é a força elástica produzida pela mola. Seu módulo F varia de acordo com a Lei de Hooke: F = kx Em que k é a constante elástica e x é o alongamento sofrido pela mola sob a ação da força F → . Porém, a força que causa o movimento é devida à reação a força F → . Chamada de - F → , exercida pela mola sobre o bloco. Quando o bloco está a direita da origem, a mola está esticada, o que significa que ela está sendo puxada pelo bloco para a direita, logo a mola puxa o bloco para a esquerda. De acordo com o referencial adotado, a força da mola atua no sentido negativo - F → . Já quando o bloco está a esquerda da origem a força exercida pela mola atua no sentido positivo + F → . Essa www.acasadoconcurseiro.com.br74 oposição de sinais ocorre porque a força exercida pela mola atua sempre no sentido de trazer o bloco para a origem, ponto em que o sistema está em repouso. Logo, a força elástica que tende sempre a restaurar a posição de repouso do sistema. Por isso, ela é denominada força elástica restauradora, e sua expressão matemática é F= - kx O sinal negativo indica que o sentido da força elástica restauradora, exercida pela mola sobre o bloco, é sempre oposto ao sentido da velocidade do bloco. Movimento Harmônico Simples MHS É o movimento retilíneo de um ponto material de massa m sujeito à ação de uma força resultante elástica restauradora A força restauradora é a força resultante RF → , também descrita por: F= - kx Mas, como a Segunda Lei de Newton diz: RF m.a → → = pode-se dizer que, em módulo e sentido, ma = -kx, O que permite obter a expressão do módulo e do sentido da aceleração do MHS ka x m =− Esta é a função da aceleração do corpo em MHS em relação a posição x, neste caso chamada também de elongação. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 75 Exemplo 1. A figura mostra um sistema massa-mola, cujo bloco tem 0,5 kg sobre um plano horizontal sem atrito. A mola quando solicitada por uma força de 7,5 N sofre um alongamento de 5,0 cm. Sabe-se que para o sistema oscilar, o bloco é puxado, alongando a mola em 10 cm. Determine: a) constante elástica da mola; b) o módulo dos valores máximos da força exercida sobre o bloco e da aceleração que o bloco adquire; c) o módulo dos valores mínimos da força exercida pela mola sobre o bloco e da aceleração que ele adquire. www.acasadoconcurseiro.com.br76 Grandezas características do MHS O ponto material em MHS efetua uma oscilação completa quando passa duas vezes sucessivas pela mesma posição, com a mesma velocidade. Na figura tem-se Quando o ponto O vai da posição +A à posição –A e volta a posição +A ele descreve uma oscilação completa. Dessa forma tem-se Período: (T) é o intervalo de tempo de uma oscilação completa. Frequência: (f) é o número de oscilações completas efetuadas na unidade de tempo. Amplitude: (A) é a distância da origemO até à posição +a ou –A, ou seja, é o valor onde o módulo de x é máximo A= máxx Exemplo 2. A figura abaixo representa um sitema massa-mola sobre um plano horizontal, oscilando sem atrito entre as posições -20 cm e +20 cm, efetuando 20 oscilações completas em 80 s. Determine: a) a amplitude do movimento; b) a frequência e o período do movimento. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 77 Frequências e períodos de sistemas oscilantes Oscilador massa-mola k ω m = 1 kf 2π m mT 2π k = = Pêndulo simples 1 gf 2π l lT 2π g = = www.acasadoconcurseiro.com.br78 Exemplos 3. Um bloco de massa m = 0,20 kg está preso a uma mola de constante elástica k = 5,0 N/m, Suponha que o bloco, apoiado sobre um plano horizontal sem atrito, seja deslocado 8,0 cm de sua posição de equilíbrio, como indica a figura a seguir, e solto, passando a oscilar. Adotando a origem do referencial como a posição de equilíbrio do bloco determine: a) a amplitude do MHS descrito; b) a frequência angular, a frequência e o período desse movimento; c) as velocidades e acelerações máximas adquiridas pelo bloco. 4. A fim de determinar o valor da aceleração da gravidade num determinado lugar, um aluno construiu um pêndulo simples de 1,20 m de comprimento. Colocando-o a oscilar, com pequenas oscilações o aluno observou que o pêndulo gastou 43,8 s para efetuar 20 oscilações completas. Determine: a) o período do movimento do pêndulo; b) a aceleração da gravidade no local. Energia mecânica do oscilador massa-mola EM = EC + EE Desprezando-se forças dissipativas a energia mecânica do oscilador se mantêm constante. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 79 Em x = +A, a energia cinética do bloco é nula, mas e energia potencial elástica do sistema é máxima. Para x=0, a energia cinética do bloco é máxima enquanto a energia potencial elástica é nula. Em x = -A, a energia cinética volta a ser nula e a energia potencial elástica volta a ser máxima. Logo em x = ± A: E E. Máxima = 1 k.A 2 e EC = 0 2 Então a Energia mecânica EM é dada por EM = 1 k. A 2 2 Como k ω m = k = ω2m, daí tem-se: EM = 1 ω 2 m A2 2 Graficamente as energias cinética, potencial elástica e mecânica se relacionam: A velocidade do sistema massa-mola pode ser obtida pela fórmula: 2 2v ω A x= − www.acasadoconcurseiro.com.br80 Exemplos 5. A constante elástica da mola de um oscilador massa-mola é k= 200 N/m e a massa do bloco é 0.80 kg. Sabendo-se que ele é posto a oscilar com amplitude de 0,10 m, determine: a) a sua energia mecânica; b) as energias cinética e potencial na posição x= + 0,050 m. 6. Um oscilador massa-mola, cuja massa do bloco é 0,25 kg, oscila com frequência angular de 4,0 rad/s. Sabendo que ele é posto a oscilar com uma amplitude de 0,20 m, determine: a) a sua energia mecânica; b) a velocidade do bloco nas posições x= 0,12 m. Oscilações amortecidas Na prática todo oscilador harmônico perde energia, principalmente devido ao atrito com o ar. Uma vez que a energia está ligada a amplitude A, as oscilações resultantes têm amplitudes decrescentes, desta forma suas oscilações são amortecidas. Na prática, temos nos automóveis os dispositivos chamados de amortecedores. PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 81 Oscilações forçadas Para evitar o amortecimento, como nos relógios de pêndulos, há dispositivos movidos a corda ou a pilha para compensar a perda de energia em cada oscilação. Dessa forma o pêndulo possa a executar oscilações forçadas, mantendo a sua amplitude A constante. Assim ocorre quando uma criança brinca num balanço, a cada oscilação elas dão um pequeno impulso para manter a amplitude constante. Frequência natural Geralmente a frequência das oscilações forçadas é diferente da frequência natural do oscilador, ou seja, a frequência definida por suas características próprias. As oscilações de diafragmas dos microfones, do cone dos alto-falantes, ou dos tímpanos dos nossos ouvidos são oscilações forçadas, exercidas e impostas sobre esses sistemas oscilantes pelas ondas sonoras. www.acasadoconcurseiro.com.br82 Um caso muito importante ocorre quando a frequência das oscilações forçadas coincide com a frequência natural do sistema oscilante- trata-se da ressonância. Na ressonância a amplitude das oscilações tende a aumentar indefinidamente, podendo até ocasionar o colapso do sistema oscilante. A ressonância possibilita a máxima transferência de energia entre a fonte excitadora, que produz as oscilações forçadas, e o sistema oscilante, dessa forma sua grande importância nas engenharias. Túnel da Conceição em Porto Alegre-RS Ponte de Tacoma em Washington Leitura para aprofundamento: Relações entre MHS e MCU Com base na figura a seguir, suponha os movimentos de P e de Q. Enquanto P percorre a circunferência, o ponto Q, que é a sua projeção sobre o diâmetro, faz um movimento oscilatório de ida e de volta. Enquanto P descreve um MCU, Q tem um MHS. Assim é possível deduzir todas as funções do MHS, a partir do MCU. A frequência(f) e o período(T) dos dois movimentos são os mesmos: f = n ; T = t e T = 1 ; f = 1 t n f T PRF – Física – Prof. Alexei www.acasadoconcurseiro.com.br 83 A Amplitude A do MHS é igual ao raio r do MCU correspondente. A fase no instante t é a fase inicial ϕ0 no instante t0 têm significados semelhantes, embora no MHS elas não se relacionem com ângulos, a sua unidade é o radiano. Como o ponto material em MHS não descreve ou varre ângulos durante o seu movimento, a velocidade angular do MCU, ω, é utilizada no MHS como frequência angular ou pulsação, com unidade rad/s. ω= 2πf Para as demais funções do MHS tem-se: 1. Função da posição x em relação ao tempo t: x = A.cos (ωt+ϕ0) 2. A função da velocidade v em relação ao tempo t: v= -ωA. sen (ωt+ϕ0) 3. A função da aceleração a em relação ao tempo t: a= ω2A. cos (ωt+ϕ0) 4. A função da aceleração em relação à posição: a= -ω2x Exemplo 7. Um ponto material oscila com MHS de frequência 0,50 Hz e amplitude 0,20 m. Sabe-se que no instante t=0 ele passa pela posição x= +20m. Determine: a) a frequência angular e a fase inicial; b) a função da posição (ou elongação) em relação ao tempo; c) a função da velocidade em relação ao tempo; d) a função da aceleração em relação ao tempo; e) a posição, a velocidade e a aceleração em relação ao tempo; f) as velocidades e acelerações máximas. www.acasadoconcurseiro.com.br 85 Indique C se a afirmativa estiver correta e E se a afirmativa estiver errada. Com relação a mecânica, julgue os itens a seguir. 01. Se um corpo rígido encontrar-se em equilíbrio estático, então, necessariamente, nenhuma força ou torque estará atuando sobre esse corpo. 02. Se um veículo, trafegando em uma rodovia, percorrer 225 km em 2 horas e 15 minutos, então, nesse percurso, a sua velocidade média será de 100 km/h. 03. Um corpo em movimento circular uniforme é submetido a uma aceleração centrípeta tangencial à sua trajetória. 04. De acordo com a terceira lei de Newton, a força de ação e a força de reação correspondente não atuam em um mesmo corpo, mas em corpos distintos. 05. Se uma pedra de 0,5 kg for lançada do solo para o alto com velocidade de 10,0 m/s e retornar à mesma posição em que foi lançada com uma velocidade de 8,0 m/s, então o trabalho total efetuado pela força de atrito do ar terá sido igual a 10,0 J. 06. Considere um corpo em movimento retilíneo sobre uma superfície horizontal com atrito. Uma prova de que sua energia é conservada é o aquecimento da superfície. Com relação à ondulatória julgue a afirmativa seguinte 07. As ondas que se propagam na superfície da água em regiões mais profundas deslocam- se com velocidade maior que as que se propagam em regiões mais rasas. Esse comportamento das ondas, atribuído ao fenômeno de difração, explica o poder de destruição dos tsunamis, ou ondas gigantes Com relação ao MHS julgue a afirmativa seguinte 08. Em um pêndulo simples, a força restauradora é a força elástica da corda à qual o objeto está preso. 09. Conhecida a constante elástica da mola, é possível calcular a energia mecânica total de um sistema massa-mola medindo-se a amplitude máxima de seu movimento. Com relação à mecânica julgue a afirmação seguinte 10.' No movimento circular uniforme, o vetor que representa a força centrípeta é sempre perpendicular ao vetor velocidade instantânea e paralelo ao vetor aceleração centrípeta. Questões Cespe www.acasadoconcurseiro.com.br86 Com relação à hidrostática julgue a afirmação seguinte 11. Tem-se um tubo em forma de “U”, cheio de um líquido. As seções transversais dos ramos esquerdo e direito do recipiente têm, respectivamente, raios re e rd. Em cada ramo apoiam-se, sobre pistões de massas desprezíveis, corpos de massas me e md. A relação entre essas grandezas é, portanto me/md = re/rd. Com relação à mecânica julgue as afirmações seguintes 12. Dois corpos de massas diferentes são soltos simultaneamente da mesma altura e caem sob a ação da gravidade. Desprezando o atrito do ar, quando tocam o solo possuem a mesma quantidade de movimento. 13. Um corpo se move em trajetória retilínea a 40km/h durante 20min e, em seguida, sua velocidade muda bruscamente para 80km/h, a qual é mantida por 30min. A velocidade média do percurso todo vale, portanto, 65km/h. 14. Para oscilações de pequena amplitude, quando se aumenta em 44% o comprimento do fio do pêndulo, seu período aumenta em 20%. Com relação à mecânica julgue as afirmações seguintes 15. A velocidade escalar média de um automóvel durante 60km é 30km/h, e, durante os 60km restantes é 10km/h. A velocidade média no percurso total é 15km/h. 16. Um corpo percorre uma trajetória circular com velocidade escalar constante porque a força resultante sobre ele é nula. 17. É mais difícil parar um caminhão carregado que perde os freios, do que quando ele está vazio. 18. Dois projéteis lançados no vácuo com a mesma velocidade inicial do mesmo ponto de partida, mas com ângulos de lançamento de 30º e de 60º, têm o mesmo alcance. O gráfico abaixo representa o movimento de um bloco de massa m = 3kg lançado sobre uma superfície horizontal, com velocidade inicial de módulo igual a 6m/s. Julgue os itens abaixo. t = 0s0 t0 t1 t2 t3 t = 2s1 t = 4s2 t = 6s3 v(m/s) t(s) 6 4 2 19. A força de atrito que atua no movimento entre os instantes t1 e t2 é menor do que a força de atrito que atua entre os instantes t2 e t3.20. A força de atrito que atua entre os instantes to e t1 é nula. 21. A distância percorrida entre os instantes t1 e t2 é menor do que a distância percorrida entre os instantes t2 e t3. www.acasadoconcurseiro.com.br PRF – Física – Prof. Alexei 87 22. A distância percorrida pelo bloco entre os instantes to e t3 é de 26m. O gráfico abaixo representa as velocidades em função do tempo para dois carros, A e B, em uma estrada reta. Em t = 0 eles se encontram no quilômetro zero. 0 1 2 3 4 t(h) A B v(km/h) 20 40 60 80 100 Julgue os itens abaixo. 23. A velocidade média desenvolvida pelo carro A nas primeiras duas horas da viagem é 70km/h. 24. Ao final das primeiras duas horas de viagem, o carro B ultrapassa o carro A. 25. Durante as primeiras quatro horas de viagem, cada carro se desloca em movimento uniformemente acelerado. 26. Nas primeiras duas horas de viagem, a aceleração do carro B é maior do que a aceleração do carro A. 27. Ao final das primeiras quatro horas de viagem, a distância entre os dois carros é de 20km. O gráfico abaixo representa a velocidade em função do tempo para um corpo em movimento. Com base nesta representação, julgue os itens. -v v V t tF tF 2 28. de 0 a 2 Ft o movimento é acelerado. 29. de 2 Ft a tF o movimento é retardado. 30. a aceleração é constante. 32. o gráfico pode representar a velocidade de um corpo em queda livre. 33. o gráfico pode representar a velocidade de uma pedra lançada para cima que volta ao solo. Considere um corpo em movimento circular uniforme, com trajetória de raio R, sobre uma mesa lisa, preso a uma extremidade de um fio inextensível. A outra extremidade do fio está fixa ao centro da mesa. Julgue os itens a seguir. 34. O vetor velocidade linear v do corpo varia continuamente porque age sobre o corpo uma força centrípeta, responsável pelo movimento. www.acasadoconcurseiro.com.br88 35. A velocidade angular ω se mantém constante apesar de ser diretamente proporcional a v. 36. O vetor aceleração centrípeta ca se mantém inalterado e aponta para o centro da curva. 37. O trabalho realizado pela força centrípeta cF em uma volta completa é igual a 2πrFc. 38. Se o fio se romper, o corpo se moverá, a partir daí, em linha reta, na direção tangente à curva no ponto onde o fio se rompeu. Considere uma pessoa pedalando uma bicicleta sobre uma estrada plana e julgue os itens seguintes. 38. Se não existissem forças de atrito entre o solo e os pneus da bicicleta, o ciclista não teria como acelera-la ao pedalar. 39. Quando o ciclista pedala, fazendo aumentar a velocidade da bicicleta, a força de atrito total do solo sobre a bicicleta aponta na direção do movimento. 40. O sentido da força de atrito total do solo sobre a bicicleta depende de estar o ciclista acelerando ou freando a bicicleta. Um bloco de peso P , submetido a uma força F na direção horizontal, encontra-se sobre um plano inclinado com atrito, como indica a figura abaixo. Em t = 0, sua velocidade é nula. Sejam µe e µc os coeficientes de atrito estático e cinético, respectivamente, entre a superfície do plano inclinado e o bloco. F θ Julgue os itens abaixo. 41. A reação normal exercida pela superfície do plano sobre o bloco é µe P cosθ, quando ele está em repouso. Uma criança brinca com um pedaço de “massa de modelar” de massa m1 e a atira, horizontalmente, em direção a um carrinho, inicialmente em repouso, de massa m2. Ao atingir o carrinho, a massa de modelar prende-se nele e ambos se movimentam, em um plano horizontal liso. Considerando o sistema formado pelas massas m1 e m2, julgue os itens abaixo. 42. A quantidade de movimento do sistema se conserva. 43. A energia mecânica do sistema se conserva. 44. A energia cinética de m1 é totalmente transferida para m2. 45. A energia cinética do sistema não se conserva. www.acasadoconcurseiro.com.br PRF – Física – Prof. Alexei 89 46. Numa colisão elástica a energia de cada partícula é a mesma, antes e depois da colisão. 47. Em uma colisão inelástica não há conservação da energia total do sistema. 48. Numa colisão elástica a energia cinética total e o momento linear total das partículas se conservam. 49. Uma partícula de massa m1 e v1 sofre uma colisão elástica e frontal com uma partícula de massa m2 que estava inicialmente em repouso. A velocidade da partícula de massa m2 depois do choque é 2m1.v1/(m1 + m2). 50. Referindo-se ao item (3), se m2 > m1 a partícula de massa m1 deslocará no mesmo sentido que a partícula de massa m2. Com relação à ondulatória julgue as afirmações seguintes Na cena da figura abaixo, criado por Nicholas Lancret, suponha que o balanço esteja em movimento e que, no instante registrado pela imagem, encontra-se no ponto de velocidade máxima. Considere que a distância entre o centro de massa do sistema balanço-moça e o ponto de suspensão do balanço seja de 3,0m. Acerca dessa situação, julgue os itens subseqüentes, desprezando as forças dissipativas. Nicholas Lancret. O balanço. 51. O período do sistema depende da massa da moça. 52. Supondo que a frequência natural do sistema seja igual a 0,29 Hz, então a aceleração da gravidade local é maior que 9,9 m/s2. 53. A frequência natural do sistema depende da força aplicada pelo homem. 54. Se a tensão na corda que o homem segura for constantemente nula, o movimento do sistema balanço-moça será harmônico simples. 55. A quantidade de energia mecânica do sistema balanço-moça será menor quanto maior for a amplitude do seu movimento. Com relação à óptica julgue as afirmações seguintes A figura abaixo mostra uma seção transversal de uma gota de chuva considerada esférica sendo atingida por um raio de luz monocromático. Ele incide e refrata se na superfície da gota; em seguida, reflete se na superfície interior; e, finalmente, refrata se, produzindo o raio emergente. Esse é o princípio da formação do arco íris, em dias chuvosos. raio luz emergente raio de luz incidente secção tranversal de uma gota chuva Com o auxílio das informações apresentadas, julgue os itens abaixo. 56. Considerando a luz solar como um feixe de raios paralelos, então os seus ângulos de incidência sobre a superfície da gota de chuva variam de 0° a 90°. www.acasadoconcurseiro.com.br90 57. Se o índice de refração da gota de chuva fosse independente da frequência da luz, não haveria dispersão da luz solar. Com relação à ondulatória julgue as afirmações seguintes 58. O efeito Doppler ocorre por consequência do movimento da fonte sonora, do receptor, ou de ambos, alterando a frequência do som. 59. Uma onda sonora com comprimento de propagação de onda 7m é transmitida na extremidade de uma barra metálica, onde sua velocidade de propagação é de 3.500 m/s. Acoplando-se a outra extremidade numa segunda barra metálica, onde a velocidade agora vale 5000 m/s, o comprimento de onda nesta barra vale 10m. As fotos abaixo mostram a sala de concertos Symphony Hall, em Boston, nos EUA. Essa sala de concertos, inaugurada em 1900, foi planejada pelo físico Wallace C. Sabine, um pioneiro da Acústica. Durante um espetáculo, ondas sonoras produzidas pelos artistas chegam aos espectadores por meio do transporte de energia. Em uma sala de concertos, elas podem ir diretamente ao espectador ou refletir-se nas paredes e no teto antes de atingi-lo. Em relação a esse tema e considerando o módulo da velocidade de uma onda sonora no ar igual a 343 m/s, julgue os itens a seguir. Interior do Symphony Hall, Boston, EUA Fachada externa do Symphony Hall 60. A direção de propagação de uma onda sonora é a mesma em que o ar vibra durante a passagem da onda. 61. A frequência de uma onda sonora refletida nas paredes de uma sala de concertos é diferente da frequência de onda incidente. 62. Caso uma onda sonora de frequência igual a 343 Hz encontre uma janela aberta, de formato circular e de diâmetro igual a 1 m, ao atravessá-la, a onda será refratada. 63. Supondo que a Symphony Hall tenha uma janela aberta e que a densidade do ar na parte interna da sala a mesma da densidade do ar fora dela, então uma onda sonora terá seu comprimento de onda alterado ao transpor essa janela. Um indivíduo percebe que o som da buzina de um carro muda de tom à medida que o veículo se aproxima ou se afasta dele. Na aproximação, a sensação é de que o som é mais agudo, no afastamento, mais grave. Esse fenômeno é conhecido em Físico como efeito Doppler. Considerando a situação descrita, julgue os itens que se seguem. 64. As variações na tonalidade do som da buzina percebidas pelo indivíduo devem-se a variações da frequência da fonte sonora. www.acasadoconcurseiro.com.br PRF – Física – Prof. Alexei 91 65. Quando o automóvel se afasta, o número de cristas de onda por segundo que chegam ao ouvido do indivíduo é maior. 66. Ser uma pessoa estiver se movendo com o mesmo vetor velocidade do automóvel, não mais terá a sensação de que o som muda de tonalidade. 67. Observa-se o efeito Doppler apenas para ondas que se propagam em meios materiais. 68. Uma emissora de rádio transmite na frequência de 100MHz. Considere que as ondas se propagam com velocidade idêntica à da luz no vácuo. O correspondente comprimento de onda é igual a 3m. 69. Ao atravessarem uma janela aberta, os raios solares sofrem forte difração. 70. O fenômeno do eco é totalmente incompatível com um modelo corpuscular para o som. 71. Num laboratório onde se obtêm pressões extremamente baixas, o som é fortemente amplificado. 72. Um pulso de ondas sonoras, refletido por um objeto movendo-se paralelamente á sua direção de propagação, retorna com freqüência alterada. As ondas têm presença marcante na vida das pessoas. Elas ocorrem em conversas e músicas, na televisão e em ruídos diversos. Algumas ondas têm como características a necessidade de um meio material para se propagarem e, às vezes, são chamadas de ondas materiais, a exemplo do som e de uma onda se propagando em uma corda. Por outro lado, há também ondas que não precisam de um meio material, como, por exemplo, a radiação eletromagnética (luz). Contudo, em qualquer dos casos, a presença de um meio afeta bastante a propagação das ondas. Acerca da propagação ondulatória, julgue os seguintes itens: 73. O efeito chamado de difração somente com a luz. 74. Se uma onda se propaga com velocidade v em uma corda, cada ponto dessa corda também se move com velocidade v. 75. O movimento de cada ponto de uma corda, durante um movimento ondulatório, é harmônico. 76. A velocidade de propagação de uma onda independe do meio. 77. O efeito chamado de interferência somente ocorre com ondas materiais. www.acasadoconcurseiro.com.br92 Com relação ao MHS julgue as afirmações seguintes 78. Dispondo-se de 16cm de barbante e d um cilindro de chumbo com massa de 50g, pode construir-se um pêndulo simples, cujo período de pequenas oscilações é de 1 segundo. Dados: g = 9,8 m/s2; π≅8,9 Obs.: Despreze a massa do barbante. 79. Considere o pêndulo simples do item anterior. Pode afirmar-se que a aceleração é instantaneamente nula nos extremos da trajetória. 80. Ainda com relação ao pêndulo simples do item (90), pode afirmar-se que, no ponto de velocidade máxima da trajetória, a resultante das forças no cilindro de chumbo é nula. 81. Pela lei de Hook, a força que uma mola ideal exerce em um corpo rígido é proporcionalmente ao quadrado do alongamento dessa. Um coro de massa m, preso a uma mola de constante k, oscila em torno de sua posição de equilíbrio, desenvolvendo um movimento harmônico simples. Julgue os itens abaixo. Com relação à mecânica julgue as afirmações seguintes 82. Em um ponto que se encontra na metade do caminho entre as posições de equilíbrio e de deslocamento máximo, a velocidade do corpo é a metade da velocidade máxima atingida em sua trajetória. 83. No ponto de deslocamento máximo, o corpo não possui energia cinética. 84. Em qualquer ponto da trajetória, a força restauradora e a velocidade do corpo têm sempre sentidos contrários. 85. A energia cinética máxima do corpo é sempre igual à sua energia potencial máxima. 86. A energia potencial máxima do corpo é sempre igual à sua energia mecânica total. Com relação à ondulatória julgue as afirmações seguintes Considere a situação em que uma onda se propaga do meio I para o meio II, sendo que a velocidade de propagação vI, é maior que a velocidade de propagação vII, no meio II. Representando por f0 a frequência da fonte e por λI e λII os comprimentos de onda nos meios I e II, respectivamente, julgue os itens abaixo. 87. Como vI > vII, então λI > λII. 88. A frequência f0 é a mesma para ambos os meios. 89. Um pulso propagando do meio I para o meio II é parcialmente refletido na junção dos dois meios. 90. Ao se propagar do meio II para o meio I, a luz jamais sofrerá reflexão total. www.acasadoconcurseiro.com.br PRF – Física – Prof. Alexei 93 91. O fato de as ondas quebrarem na praia não está relacionado com a variação da profundidade do mar. 92. O sistema de radar utilizado pela polícia rodoviária para medir a velocidade de veículos baseia-se no fato de que a velocidade da onda refletida pelo carro em movimento depende da velocidade deste último. 93. Uma onda sofre reflexão parcial sobre a superfície plana de um objeto. O comprimento de onda da onda refletida depende do índice de refração do material que causou a reflexão. 94. O volume com que se ouve uma onda sonora é uma medida direta de sua frequência. Com relação à óptica julgue as afirmações seguintes 95. Sob incidência de luz branca, um tecido listrado é visto nas cores branca, vermelha e azul. Se fizer incidir sobre ele um feixe de luz monocromática de cor vermelha, o tecido será visto em preto e dois tons de vermelho. 96. Suponha que um objeto se aproxima com velocidade constante em relação ao globo ocular de uma pessoa que observa o seu movimento. Pode-se, então, dizer que, durante esse movimento, a distância focal do olho desse observador aumenta. 97. Uma placa de vidro perfeitamente transparente, de índice de refração igual a 1,5, é colocada em um recipiente
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