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Lista de exercícios para avaliação de física geral II Alunos: Luis Gustavo da Silva Campos, Vitor de Matos Campos Martins, Luis Felipe Jung, Arthur Couto Passos 1) Uma ambulância em movimento a 42 m/s faz a sirene soar na frequência de 450 Hz. Um carro está se movendo na mesma direção da ambulância, a 25 m/s. Qual a frequência que uma pessoa dentro do carro ouve (a) conforme a ambulância se aproxima do carro e (b) depois que a ambulância passa pelo carro. Pontuação:___________________ 2) Uma onda senoidal que se propaga em uma corda é dada pela equação: Em unidades do S.I. A corda tem densidade linear igual a 0,25 kg/m. Determine: a) A velocidade de propagação da onda e o sentido de propagação. b) O comprimento de onda. c) A frequência d) A intensidade da onda Física geral II Prof.: Marco Aurélio Curso: Licenciatura em Física Pontuação:______________ 3) Uma haste rígida de comprimento L e massa M está suspensa em um ponto que dista L/3 do centro gravitacional da haste. No instante t = 0 a haste é abandonada a partir do repouso de um ângulo com a direção vertical. Considere o limite de pequenas oscilações. a) Obtenha a equação diferencial que descreve o movimento de rotação da haste. b) Determine o período de oscilação da haste nestas circunstâncias. c) Obtenha a solução Pontuação:______________ 4) Verifique explicitamente que as seguintes funções são soluções da equação de onda: a) b Pontuação: ____________ 5) A figura abaixo mostra duas fotografias tiradas em instantes de tempo diferentes de uma corda na qual se propaga, no sentido positivo do eixo , uma onda harmônica transversal. A primeira fotografia (linha cheia) foi tirada no instante de tempo e a segunda (linha tracejada) no instante a) Determine a velocidade da onda na corda. b) Determine a amplitude, o número de onda, a frequência angular, a constante de fase e escreva a função de onda. c) Determine a velocidade transversal máxima de um ponto na corda. Pontuação: ____________ 6) Uma corda, submetida a uma tensão de 200N e presa em ambas as extremidades, oscila no segundo harmônico de uma onda estacionária. O descolamento da corda é dado por: Onde numa das extremidades da corda, é medido em metros e t em segundos. a) Qual é o comprimento da corda? b) Qual é a velocidade das ondas na corda? c) Se a corda oscilar num padrão de onda referente ao terceiro harmônico, qual será o período de oscilação? Pontuação: ____________ 7) 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) A que distância mínima da britadeira os trabalhadores podem permanecer sem proteção auditiva? b) A freqüência predominante do som emitido pela britadeira é de 100 Hz. Sabendo-se que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, qual é o comprimento de onda para essa frequência? c) Qual é a intensidade da onda sonora emitida pela britadeira a uma distância de 50 m? Pontuação:__________ 8) Um avião a jato supersônico está voando a Mach 2 ( o dobro da velocidade do som). a) Qual é o ângulo de abertura de Mach? b)2,5 s depois do avião ter passado diretamente acima de uma casa, a onda de choque causada pela sua passagem atinge a casa, provocando um estrondo sônico. A velocidade do som no ar é 340 m/s. Qual é a altitude do avião em relação à casa? Pontuação:__________ 9) A massa específica do ar é 1,29 kg/m3. (a) Qual é a amplitude de deslocamento de uma onda sonora de 100 Hz de frequência e amplitude de pressão igual a 1,0 .10-4 atm. (b) A amplitude de deslocamento de uma onda sonora de 300 Hz de frequência é 1,0.10-7 m. Qual a amplitude de pressão desta onda? Pontuação:__________ 10) O gráfico abaixo mostra a aceleração em função do tempo de um corpo de massa m = 3,0 kg preso a uma mola ideal de constante k em movimento oscilatório. Justificando todas as respostas, determine: a) O período de oscilação. b) A amplitude do movimento. c) A expressão para o deslocamento em função do tempo em relação à posição de equilíbrio. d) A energia mecânica do sistema. Pontuação:__________