PORTFÓLIO DESAFIOS Física Ondulatória e óptica

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ENGENHARIA CIVIL – 9º SEMESTRE 
IVANETE GALTER – RA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PORTFÓLIO DE DESAFIOS 
RESOLUÇÃO DOS DESAFIOS 1, 2, 3, 4, 5 E 6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curitiba 
2021 
 
 
IVANETE GALTER – RA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PORTFÓLIO DE DESAFIOS 
RESOLUÇÃO DOS DESAFIOS 1, 2, 3, 4, 5 E 6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil do 
Centro Universitário ENIAC para a disciplina de Física: 
Ondulatória e óptica. 
 
Profª 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Curitiba 
2021 
 
Desafio 1 – Movimento harmônico simples: sistema massa-mola 
Imagine a seguinte situação: você prende a extremidade de uma mola, 
de constante elástica k, à parede, e na outra extremidade, você acopla um bloco 
de massa m. O bloco fica apoiado a uma superfície horizontal paralela à mola e 
com atrito desprezível: 
O sistema está inicialmente em sua posição de equilíbrio, ou seja, a mola não 
está distendida nem comprimida. Você, então, puxa suavemente o bloco, 
distendendo a mola e, de um determinado ponto, o solta. 
Descreva o movimento que irá ocorrer. Qual função matemática poderia ser 
utilizada para descrever este movimento? Em que posição(ões) o bloco teria sua 
aceleração máxima? 
Resposta 
Quando puxar o bloco e deformar a mola, aparece uma força elástica, dada pela lei 
de Hooke como F=-kx, sendo x a deformação da mola. 
Quanto maior a deformação, maior será o módulo da força F, que surge na mesma 
direção da deformação, mas em sentido contrário. Ao soltar o bloco, ele será puxado 
pela mola na direção da posição de equilíbrio. 
Ao chegar na posição de equilíbrio, no entanto, devido à velocidade adquirida pelo 
bloco, ele não irá parar, irá continuar deslizando comprimindo a mola. 
Assim, ele ficará oscilando em torno da posição de equilíbrio indefinidamente, ou até 
que sua energia seja dissipada. 
http://lrq.sagah.com.br/uasdinamicas/uploads/layouts/964892515_1564418330bd122bf2921a6764685d857aaa7b551f5d794612.jpg
Levando em conta que neste movimento as posições se repetem no tempo, dois 
exemplos de funções que poderiam representá-lo são a função seno e a função 
cosseno. 
Já que a força resultante agindo sobre o bloco é a força elástica, e esta depende da 
deformação da mola, os pontos onde a aceleração será máxima são os pontos onde 
a força é máxima, ou seja, nas extremidades do movimento. 
 
 
Desafio 2 – Osciladores e o Movimento Harmônico Simples 
 
A velocidade é uma das grandezas mais estudadas na física. Em uma colisão, a 
associação entre a massa e a velocidade (quantidade de movimento) mensura o 
impacto que ela exerce em uma colisão. 
Sendo assim, analise um sistema constituído por uma mola com constante 
elástica igual 800 N/m e um projétil com massa igual a 0,5 kg. 
Analise a velocidade desta colisão, considerando que o sistema oscila com 
amplitude de A=0,5 m depois da colisão. 
Resposta 
 
 
https://sagahcm.sagah.com.br/sagahcm/sagah_ua_dinamica/27902655
http://lrq.sagah.com.br/uasdinamicas/uploads/layouts/1975180366_1564418331e228601a7e0ec052473fa4d95f72c51a345955f0.jpg
A velocidade desta colisão, considerando que o sistema oscila com amplitude 
de A=0,5 m depois da colisão será de 20m/s. 
 
PADRÃO DE RESPOSTA ESPERADA 
 
 
Desafio 3 – Energia em MHS 
O pêndulo de Foucault possibilita observar evidências do movimento da Terra. 
Quanto mais longo o pêndulo, melhor se torna a observação. O pêndulo de 
Foucault instalado no Panteão de Paris, em 1851, possuía 67 m de comprimento 
e uma massa de 28 kg. 
 
Se ele for colocado a oscilar a partir de um ângulo de 15° (cerca de 0,26 rad), 
qual será sua velocidade máxima? 
Resposta 
Para resolver utiliza-se a expressão para a velocidade do pêndulo em 
qualquer instante, que é deduzida nesta Unidade de Aprendizagem a partir da 
conservação da energia, conforme resolução a seguir:
http://lrq.sagah.com.br/uasdinamicas/uploads/layouts/381983689_1564418278bd122bf2921a6764685d857aaa7b551f5d794612.jpg
 
 
 
Ao ser colocado para oscilar a partir de um ângulo de 15° (cerca de 0,26 rad), sua 
velocidade máxima será de 6,66 M/S. 
 
 
Desafio 4 – Oscilações Forçadas e Amortecidas 
 
Você provavelmente já ouviu relatos de que, emitindo um som de uma frequência 
muito particular, é possível quebrar uma taça de cristal. 
 
 
Resposta 
 
Esse fato é explicado pelo fenômeno físico da “ressonância”, que ocorre 
quando uma força é aplicada sobre um sistema com frequência igual ou muito 
próxima da frequência fundamental desse sistema. A ressonância ocasiona 
um aumento na amplitude de oscilação maior do que aquele ocasionado por 
outras frequências. 
Para que isso seja possível primeiro é preciso encontrar a frequência 
https://sagahcm.sagah.com.br/sagahcm/sagah_ua_dinamica/28134132
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-frequencia-e-periodo.htm
correta fazendo com que as mesmas se igualem, com isso a temperatura do copo 
se eleva devido à ressonância vibrar e intensificar aquecendo as moléculas do 
 material e como o copo não possui força elástica flexível, acaba rompendo e 
vindo a se quebrar. 
O que ocorre com a taça de cristal ao se quebrar devido à emissão de um som muito 
particular é a ressonância. 
 
 
Desafio 5 – Movimento ondulatório unidimensional 
Uma antiga brincadeira de criança era conversar através de um telefone de lata, 
que consistia em duas latas com furos na base por onde passava um barbante, 
ligando uma à outra. Assim, para falar com o amigo que estava suficientemente 
longe (tão longe quanto alcançava o barbante), falava-se dentro de uma lata 
enquanto o amigo colocava a sua lata próxima ao ouvido. 
 
Resposta 
O som é uma onda mecânica. Ao falar dentro da lata, a criança emite uma 
onda sonora que perturba o ar dentro da lata, esta perturbação se propaga, 
atingindo o barbante. No barbante, a perturbação continua a se propagar, indo até 
a outra lata, onde volta a se propagar no ar e, se houver alguém suficientemente 
perto para ouvir, perturbando o tímpano e proporcionando a sensação de audição. 
 
Quando se aplica tensão ao fio e falamos para uma das latas do telefone, o 
som vibra pelo fio esticado até à outra lata. A pessoa do outro lado do telefone 
ouve a mensagem após os seus ouvidos captarem as vibrações de som e as 
enviarem para o cérebro para serem processadas. As vibrações são causadas 
por ondas sonoras que são ondas longitudinais que consistem numa série de 
http://lrq.sagah.com.br/uasdinamicas/uploads/layouts/492554850_156773619704092c3b5f326d68181d540102897d393c007dfe.png
compressões, seguidas de rarefações, e que se propagam através de meios 
como o ar, a água ou os sólidos. As Ondas Sonoras propagam-se muito melhor, e 
mais rapidamente, nos materiais sólidos do que no ar. 
 
Desafio 6 – Princípio da Superposição e Ondas Estacionárias 
 
Na praia, quando uma onda que ainda não arrebentou se aproxima, ela somente 
levanta uma pessoa, ela não a leva. Por isso, responda: isso acontece por que a 
pessoa é uma onda e se superpõe com a onda que a levanta? Se a resposta for 
não, explique o que acontece. 
 
Resposta 
Não, a pessoa não é uma onda mecânica e consequentemente não se 
superpõe a onda do mar. Entretanto a superposição ocorre com a água do mar, 
aumentando o nível do mesmo. Assim, como você está flutuando, apenas 
acompanhará o novo nível do mar e não será levado pela onda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://sagahcm.sagah.com.br/sagahcm/sagah_ua_dinamica/28134189
Conclusão: 
Esse trabalho contribuiu substancialmente somando um importante 
conhecimento em relação a essa ciência natural e suas interações entre 
matéria e energia. Essa disciplina nos faz entender os fenômenos mais 
fundamentais da natureza, desde os mais simples até os mais complexos. 
Através desse estudo podemos entender os mais variados movimentos que 
nos cerca desde os gerais até aos mais naturais, e esse saber não somente 
satisfazmuitas curiosidades, como também é a solução para muitos 
problemas, além de significar também uma questão de sobrevivência porque 
sua aplicação está aliada a tantas outras ciências e associada às diversas 
técnicas foi responsável pela origem de toda a tecnologia que temos 
atualmente e que tanto melhorou nossa vida. 
A aplicação da física na engenharia civil tem fundamental importância 
principalmente quando se trata de cálculo de força aplicada nas vigas, nível de 
torção de uma barra de ferro, a pressão de fluidos em condutos, resistência 
mecânica, entre outros. A física pode ser entendida como uma ferramenta de 
trabalho do engenheiro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
HALLIDAY, D.; RESNICK, R. Fundamentos da Física. 6.ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2002. cap 16-18, 34-41, v.2 e v4. 
http://fisica-emacao.blogspot.com/2014/06/relatorio-telefone-de-lata-1-
parte_6281.html - acesso em 10/02/2021. 
http://educacao.globo.com/fisica/assunto/ondas-e-luz/fenomenos-
ondulatorios.html - - acesso em 10/02/2021. 
YOUNG H. D.; FREEDMAN, R. A., Física IV: ótica e física moderna. 12. ed. 
São Paulo: Addison Wesley, 2009. cap. 35, v. 1. 
 
http://fisica-emacao.blogspot.com/2014/06/relatorio-telefone-de-lata-1-parte_6281.html%20-%20acesso%20em%2010/02/2021
http://fisica-emacao.blogspot.com/2014/06/relatorio-telefone-de-lata-1-parte_6281.html%20-%20acesso%20em%2010/02/2021
http://educacao.globo.com/fisica/assunto/ondas-e-luz/fenomenos-ondulatorios.html
http://educacao.globo.com/fisica/assunto/ondas-e-luz/fenomenos-ondulatorios.html
	Você provavelmente já ouviu relatos de que, emitindo um som de uma frequência muito particular, é possível quebrar uma taça de cristal.