Questões abertas e fechadas Unidade 5 com soluções

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Unidade 5 – Ondas e Fenômenos Ondulatórios 
Questão Aberta 1: 
 
 
 
 
Fonte: HALLIDAY, David, RESNICK, Robert, WALKER, Jearl. Fundamentos de Física - Vol. 2 - Gravitação, Ondas e 
Termodinâmica, 9ª edição. LTC, 08/2012 
Calcule (a) a velocidade, (b) o comprimento de onda e (c) a frequência das ondas 
progressivas, cuja superposição produz a onda estacionária. 
Solução: 
a) 7,20 g/m = 7,20x10-3 kg/m 
 √ = √ = 144,3 m/s. 
b) D = 0,90 m e, pela figura, vemos que nesse espaço existe 1,5 (ou 3/2) 
comprimentos de onda (λ). 
Dessa forma: λ = (0,90 m / 3)*2 = 0,30 m * 2 = 0,60 m 
Outra maneira de resolver: 
 Para ondas estacionárias temos que λ = 2L / n 
Assim, λ = 2*90 cm /3 = 60 cm 
c) A velocidade da onda é dada por: v = λ.f 
Assim: f = v / λ = 144,3/0,6 = 240,5 Hz. 
 
Questão Aberta 2: 
A atividade pesqueira faz uso de aparelhos que têm seu funcionamento baseado nas 
propriedades ondulatórias do som, os sonares. Alguns barcos pesqueiros utilizam de 
sonares para determinar a localização e o tamanho de um cardume. Com o intervalo de 
tempo entre a emissão de uma onda e a detecção da onda refletida pelo cardume, é 
possível obter, por exemplo, sua profundidade. O sonar de um barco pesqueiro detectou 
duas ondas refletidas com um intervalo de tempo entre elas. A primeira foi detectada 0,3 s 
depois da emissão, e é devido à reflexão provocada por um cardume. A segunda foi 
detectada 0,4 segundos depois da emissão, devido à reflexão provocada por um barco 
naufragado, apoiado no fundo do mar. Considerando que o barco pesqueiro, o cardume e o 
barco naufragado estejam alinhados verticalmente, e que a velocidade da onda sonora na 
água do mar é 1500 m/s, determine a distância entre o cardume e o barco naufragado. 
Solução: 
Como o pulso deve ir e voltar, o tempo detectado corresponde ao dobro da 
distância (ida + volta). 
Da definição de velocidade: v = d / t 
Assim: d = v.t 
Para o cardume, temos: 2dcardume = 1500 m/s . 0,3 s 
dcardume = 450 m / 2 = 225 m. 
Para o barco, temos: 2dbarco = 1500 m/s . 0,4 s 
dbarco = 600 m / 2 = 300 m. 
A separação entre os dois é: 300 m – 225 m = 75 m. 
 
Questão Aberta 3: 
Um morcego utiliza um método de navegação, que se assemelha a um sonar, para 
descobrir a distância de objetos, tendo informações suficientes para evitar colisões. 
Esse sistema funciona emitindo uma onda sonora, em determinada direção, e analisando o 
tempo para que essa onda retorne após ser rebatida contra o obstáculo. Sabendo que a 
velocidade do som no ar é de 340 m/s, responda: 
a) Qual fenômeno ondulatório é útil para a navegação do morcego por esse método? 
b) Sabendo que há um paredão de rocha a uma distância de 85 m de um determinado 
morcego, quanto tempo, após emitir determinado som, o morcego recebe o seu eco? 
Solução: 
a) Reflexão. 
b) O som percorre 85 m para ir e mais 85 m para voltar, assim: 
d = 2 x 85 m = 170 m 
Como v = d/t, então: 
 t = d/v 
t = 170 m /(340 m/s) 
 t = 0,5 s. 
 
 
 
 
Questão Aberta 4: 
 
ondas de gravidade. Estas , se a 
 A velocidade de ondas 
de gravidade : 
 √ 
 
Fonte: TIPLER, Allen P., MOSCA, Gene. Física para Cientistas e Engenheiros - Vol. 1 - 
Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica, 6ª edição. LTC, 07/2009. 
 
comprimento de onda de 100 km. 
 sa onda? 
 
Solução: 
a) A profundidade h = 5 km = 5000 m. 
Assim, a velocidade da onda é dada por: 
 √ √ 
 
 
 
 b) A metade do comprimento de onda é: 100 km /2 = 500 km. 
Como a profundidade (5 km) é menor do que a metade do comprimento de 
onda (500 km), então trata-se de uma onda rasa. 
 
Questão Aberta 5: 
 
 
 direita? 
Solução: 
Essa questão envolve a refração de uma onda. Como a velocidade depende da 
densidade linear pela equação √ , onde: 
 T é a tração na corda e = densidade linear (massa / comprimento). 
Assim, se a massa diminui, a densidade diminui. Logo, a velocidade aumenta. 
 
 
 
Questão Objetiva 1: (VUNESP/UFABC-2009.1) Adaptada- Na natureza, muitos animais 
conseguem se guiar e até mesmo caçar com eficiência, devido à grande sensibilidade que 
apresentam para a detecção de ondas, tanto eletromagnéticas quanto mecânicas. O escorpião 
é um desses animais. O movimento de um besouro próximo a ele gera tanto pulsos mecânicos 
longitudinais quanto transversais na superfície da areia. Com suas oito patas espalhadas em 
forma de círculo, o escorpião intercepta primeiro os longitudinais, que são mais rápidos, e 
depois os transversais. 
 
A pata que primeiro detectar os pulsos determina a direção onde está o besouro. A seguir, o 
escorpião avalia o intervalo de tempo entre as duas recepções e determina a distância d entre 
ele e o besouro. Considere que os pulsos longitudinais se propaguem com velocidade de 150 
m/s, e os transversais com velocidade de 50 m/s. Se o intervalo de tempo entre o recebimento 
dos primeiros pulsos longitudinais e os primeiros transversais for de 0,006s, determine a 
distância d entre o escorpião e o besouro. 
a) 0,90 m 
b) 0,45 m 
c) 0,30 m 
d) 0,60 m 
Solução: 
Como as ondas se propagam com velocidade constante, temos: 
t1 – t2 = 0,006 
d/v1 – d/v2 = 0,006 
d/50 – d/150 = 0,006 
Resolvendo, obtemos d = 0,45 m. 
Alternativa correta: b 
Questão Objetiva 2: Uma árvore, próxima a um lago, balança quando o vento passa por ela. A 
ponta de um de seus galhos toca o lago e produz ondas na sua superfície. Um pescador, 
próximo à árvore, observa que o galho oscila 10 vezes em 20 s e que cada oscilação produz 
ondas, com cristas cujos máximos estão 15 cm acima da superfície do lago. O pescador 
observa, ainda, que uma determinada crista de onda chega, em 6,0 s, a um barco afastado 12 
m da ponta do galho. 
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que o período, a velocidade, a amplitude e 
o comprimento de onda dessas ondas são, respectivamente, iguais a: 
a) 2,0 s; 2,0 m/s; 15 cm; 4,0 m. 
b) 6,0 s; 2,0 m/s; 7,5 cm; 12 m. 
c) 2,0 s; 0,50 m/s; 30 cm; 4,0 m. 
d) 6,0 s; 0,50 m/s; 7,5 cm; 3,0 m. 
 
Solução: 
O período é o tempo gasto para uma oscilação: 20 s para 10 oscilações, logo 2 s para 
uma oscilação. 
Como a frequência é o inverso do período, temos f = 0,5 Hz. 
A amplitude é o máximo afastamento da posição de equilíbrio, neste caso, a altura 
da crista: 15 cm 
A velocidade é a razão d/t = 12/6 = 2 m/s. 
E o comprimento de onda é obtido com a relação: v = λf. Logo λ = 2/0,5 = 4,0 m. 
Alternativa correta: a 
 
Questão Objetiva 3: Considere: um pulso em uma corda esticada; uma mola puxada na 
direção de seu comprimento e solta; quatro pessoas sentadas, uma ao lado da outra, fazendo 
uma “ola” em um estádio. Todas essas ações geram ondas que, de acordo com a direção de 
vibração e propagação, são, respectivamente, classificadas como: 
a) onda transversal, onda longitudinal, onda transversal. 
b) onda transversal, onda longitudinal, onda longitudinal. 
c) onda longitudinal, onda transversal, onda transversal. 
d) onda longitudinal, onda transversal, onda longitudinal. 
 
Solução: 
Umpulso, em uma corda, é perpendicular à direção de deslocamento. Logo, é 
transversal. 
No caso da mola, o pulso foi gerado na mesma direção de seu deslocamento. Logo, é 
longitudinal. 
Em uma ola, as pessoas sobem e descem numa direção perpendicular ao 
deslocamento. Logo, é transversal. 
Resposta: onda transversal, onda longitudinal, onda transversal. 
Alternativa correta: a 
 
Questão Objetiva 4: (UCSAL-BA) Uma onda periódica, de período igual a 0,25 s, se propaga 
numa corda conforme a figura abaixo. 
 
O comprimento de onda (cm), a frequência (Hz) e a velocidade de propagação (cm/s) dessa 
onda são, respectivamente: 
a) 10; 0,25; 2,5 
b) 10; 4; 40 
c) 80; 4; 320 
d) 40; 2,5; 100 
Solução: 
O comprimento de onda é a distância entre dois vales. Pela figura, obtemos 80 cm. 
A frequência é o inverso do período. Logo, f = 1/0,25 = 4 Hz. 
A velocidade é v = λf = 80 x 4 = 320 cm/s. 
Resposta: 80; 4; 320 
Alternativa correta: c 
 
Questão Objetiva 5: Um garoto balança os pés dentro da água num barco e produz ondas na 
superfície de um lago, cuja profundidade é constante até a margem. Observando o seguinte: 
1° - os pés do garoto executam 90 oscilações por minuto; 
2° - a cada oscilação aparece a crista de uma onda; 
3° - cada crista gasta 18s para alcançar a margem. 
Sabendo-se que o barco se encontra a 9,0m da margem e considerando as observações 
anteriores, pode-se afirmar que as ondas do lago têm um comprimento de onda de 
aproximadamente: 
a) 3,0 m 
b) 1,33 m 
c) 66 cm 
d) 33 cm 
 
Solução: 
A frequência será f = 90/60 = 1,5 Hz, pois são 90 oscilações por minuto. 
Como a velocidade é constante, temos: v = 9/18 = 0,5 m/s. 
Como v = λf, temos λ = 0,5/1,5 = 0,33 m ou 33 cm. 
Resposta: 33 cm 
Alternativa correta: d 
 
Questão Objetiva 6: Leia a frase que está incompleta abaixo: 
Um rádio possui 10 faixas de frequências, permitindo sintonizar uma grande variedade de 
emissoras de vários países. À medida que a frequência aumenta, sintonizam-se emissoras com 
_________________ menores. 
Agora, marque a alternativa que preenche CORRETAMENTE a lacuna: 
a) comprimentos de onda. 
b) velocidades de propagação. 
c) amplitudes. 
d) períodos. 
Solução: 
 Pela relação v = λf, vemos que o comprimento de onda é inversamente proporcional 
à frequência. Logo, se a frequência aumenta, o comprimento de onda diminui. 
Resposta: comprimentos de onda. 
Alternativa correta: a 
 
Questão Objetiva 7: Ao afinar seu violão, um músico pretende fazer com que a nota emitida 
seja um lá fundamental (440 Hz). Para chegar nessa frequência, ele aumenta a tensão na 
corda. Se a frequência inicial era 340 Hz, qual é a diferença entre os comprimentos da onda 
(em metros) gerada pela tensão da corda desafinada e afinada? Considere a velocidade do 
som no ar como 340 m/s. 
a) 0,33 
b) 1,00 
c) 0,23 
d) 0,77 
 
 
 
Solução: 
Usando a relação v = λf, caculamos os dois comprimentos de onda como sendo: 
λ1 = 340/340 = 1 m e λ2 = 340/440 = 0,77 m. Logo, Δλ = 0,23 m. 
Resposta: 0,23 m 
Alternativa correta: c 
 
Questão Objetiva 8: Um rádio receptor opera em duas modalidades: AM, que cobre a faixa de 
frequência de 600 kHz (quilo hertz) a 1500 kHz e outra, a FM, de 90 MHz (mega hertz) a 
120 MHz. Sabendo que a velocidade de propagação das ondas de rádio é de 3 x 108m/s, o 
MENOR e o MAIOR comprimento de onda que podem ser captados por esse aparelho valem, 
RESPECTIVAMENTE: 
a) 2,5 m e 500 m 
b) 1,33 m e 600 m 
c) 3,33 m e 500 m 
d) 2,5 m e200 m 
Solução: 
Usando a relação v = λf, temos: 
λ1= 3x10
8/120x106 = 2,5 m e λ2= 3x10
8/600x103 = 500 m 
Resposta: 2,5 m e 500 m 
Alternativa correta: a 
Questão Objetiva 9: Um menino caminha pela praia arrastando uma vareta. Uma das pontas 
encosta na areia e oscila, no sentido transversal à direção do movimento do menino, traçando 
no chão uma curva na forma de uma onda. Uma pessoa observa o menino e percebe que a 
frequência de oscilação da ponta da vareta encostada na areia é de 1,2 Hz e que a distância 
entre dois máximos consecutivos da onda formada na areia é de 0,80 m. A pessoa conclui 
então que a velocidade do menino é: 
a) 0,67 m/s 
b) 0,80 m/s 
c) 1,20 m/s 
d) 0,96 m/s 
Solução: 
Usando a relação v = λf, temos: v = 0,80 m x 1,2 Hz = 0,96 m/s. 
Resposta: 0,96 m/s 
Alternativa correta: d 
Questão Objetiva 10: Uma onda se propaga em uma corda, representada na figura abaixo, em 
dois momentos sucessivos. O intervalo de tempo entre esses dois momentos é de 0,2s. 
 
Fonte: Site http://media.tumblr.com/tumblr_m3vxrvvs4u1r8slk5.jpg. Acesso em 01 de Jul. 2016 
Com relação à propagação dessa onda, foram feitas as afirmativas a seguir. 
I - A velocidade da onda é 20 cm/s.
 
II –A frequência da onda é 1,25Hz.
 
III – A velocidade é 10 cm/s 
IV - A frequência da onda é 2,5 Hz. 
São CORRETAS APENAS as afirmações: 
 
a) I e II 
b) I e IV 
c) II e III 
d) II e IV 
 
Solução: 
Observa-se, pela figura, que a mão se moveu à distância de uma amplitude. Nessa 
distância, temos 1/4 T. Logo, o período dessa onda é T = 0,8 s. 
Com λ = 8 cm ou 0,08 m, temos v = 10 cm/s e f = 1/0,8 = 1,25 Hz. 
São corretas as afirmações II e III. 
Alternativa correta: c