Primeira Avaliação de Física D Zabotto

Prévia do material em texto

Primeira Avaliação de Física D 
Prof. Dr. Fabio Luis Zabotto (20/04/2018) 
 
Nome:___________________________________________________________RA:_____________ 
OBSERVAÇÃO IMPORTANTE: 
Discuta cada uma das expressões utilizadas e passagens importantes durante a resolução da prova! Comente os resultados 
encontrados! 
 
1) Dois fios com diferentes densidades foram unidos por uma solda e esticados sob uma força de tração T. Neste 
sistema considere um pulso de onda incidente vindo pelo fio 1 e que devido a existência da interface, parte da energia 
desse pulso será refletida em forma de um pulso de onda e parte será transmitida para o segundo fio. Considerando 
esse sistema: 
a) (0,5 pt) Mostre que: 
𝑉𝑉1
𝑉𝑉2
= �𝜇𝜇2
𝜇𝜇1
 
onde V1,2 indica a velocidade de propagação da onda e µ1,2 a densidade do fio nos meios 1 ou 2. 
b) (1,0 pt) Supondo que a velocidade da onda no meio 2 é metade da velocidade da onda no meio 1, e que a 
intensidade da onda transmitida é duas vezes maior que a intensidade da onda refletida, determine as expressões 
para a amplitude da onda refletiva e para a amplitude da onda transmitida em função da amplitude A da onda 
incidente. 
c) (1,0 pt) Determine qual fração da potência incidente é refletida pela junção e qual é transmitida pela junção. 
 
2) Considere um sistema formado por um tubo aberto em uma das extremidades e fechado em outra, onde o 
comprimento L do tubo pode ser modificado por meio de um embolo móvel. 
a) (0,50 pt) Discuta as condições de contorno de uma onda sonora considerando o deslocamento de ar e de 
pressão neste tubo, incluindo o esboço dessas curvas em função da posição. (Fixe um dado valor de L para esboçar 
essas curvas). 
b) (0,50 pt) Durante um experimento, foi acoplada à extremidade aberta do tubo uma fonte sonora e no interior 
do tubo foi colocado um pó fino. O comprimento L foi modificado lentamente até se observar regiões do tubo em 
que o pó se acumulava e outras que não existia mais pó. Descreva o que esta ocorrendo neste experimento e o que 
representa as regiões de maior acúmulo de pó. 
c) (0,75 pt) Encontre, para a condição final do item B, a relação entre a frequência da onda e o comprimento do 
tubo. 
d) (0,75 pt) Supondo que o ar no interior do tubo fosse substituído por gases com massas molares maiores e/ou 
menores do que a do ar descreva em detalhes o que ocorreria com esse sistema. Encontre a relação matemática que 
descreve esse comportamento. 
 
3) Uma onda eletromagnética de comprimento de onda de 1,5 cm propaga-se ao longo do eixo z positivo. O 
vetor de campo elétrico tem o valor máximo de 300 V/m oscilante na direção y. 
a) (0,75 pt) Admita que o campo magnético da onda possa ser escrito na forma B = B0 sen(kz − ωt) e obtenha os 
valores de B0, k e ω. Determine também a direção do vetor campo magnético. 
b) (0,50 pt) Calcule o vetor de Poynting dessa onda. 
c) (0,75 pt) Qual é a pressão de radiação que essa onda exerceria numa incidência normal sobre uma folha 
perfeitamente condutora? 
d) (0,50 pt) Qual a aceleração resultante em uma folha de 500 g (perfeitamente refletora e na incidência normal) 
com as dimensões de 1 m × 0,75 m? 
 
4) (2,5 pts) a) Descreva em detalhes as semelhanças/diferenças entre a propagação de ondas eletromagnéticas no 
vácuo e em meios isolantes. (DICA: discuta incluindo as expressões matemáticas o que ocorre com velocidade de 
propagação, frequência, comprimento de onda....). Discuta também o que ocorre em meios condutores. 
 
Boa Prova!