Questões de Concurso Sobre ondas e propriedades ondulatórias em física

Com a tecnologia dos dispositivos eletrônicos móveis o desenvolvimento de experimentos caseiros de baixo custo com razoável precisão se mostra como um interessante paradigma de ensino. Abaixo um experimento simples com um tablet dentro de uma sacola (disposto paralelamente ao chão para reduzir os efeitos de corpo extenso), configurando um pêndulo simples. A distância do dispositivo ao ponto de fixação é de cerca de 40cm. Os dados de leitura do acelerômetro do dispositivo foi realizado por meio de um aplicativo. A janela de dados de pouco mais de 8s considerada faz com que os efeitos de dissipação por atrito sejam menos significativa. Com o ajuste por mínimos quadrados se obteve a função a=0,85sen(4,9t). Considerando o modelo de pêndulo simples ideal esse experimento permite calcular o valor para a aceleração da gravidade como sendo aproximadamente:

A característica fundamental de uma onda é a transferência de energia do local em que está sendo gerada para outras regiões do espaço, sem que haja, nesse processo, transporte de matéria. A intensidade de uma onda mede a energia radiada. A esse respeito, assinale a opção correta.

O comprimento de onda (λ) de De Broglie de um elétron cuja energia cinética é 100 eV é, em : considere os seguintes dados:

1 = 10^-10 m , h = 6,6 x 10^-34 J ˑ s ,

1 eV = 1,6 x 10^-19 J, √29 ≅ 5,4 .

Dentre as alternativas a seguir, é correto afirmar que uma onda sonora:

O comprimento de onda (λ) da onda descrita pela equação a seguir é, em unidades do (SI): adote π =3,14 nos cálculos.

y(x, t) = 0,02 cos(0,25x - 50t + π/3)

O dispositivo da Figura abaixo é conhecido como Experiência de Young. Uma lâmpada L emitindo luz monocromática é posta diante de uma tela opaca, T1, que tem uma fenda estreita. Atrás da tela T1, é colocada outra tela opaca, T2, que tem duas fendas estreitas, ambas iguais à fenda da tela T1. A luz chega ao anteparo P e produz a imagem disposta ao lado, com franjas claras e escuras.

O fenômeno que produz o padrão representado na imagem é denominado

Um experimento para medir frequências consiste em um sensor preso a uma bancada e um carro, com fonte sonora, que se desloca em um trilho, à velocidade constante e igual a 25% da velocidade do som, como mostra a Figura abaixo.

Qual é a razão entre a frequência da onda percebida pelo sensor e a frequência da onda emitida pela fonte?

Considere dois feixes monocromáticos da região espectral do visível, sendo o primeiro com comprimento de onda (λ₁) de 638 nm, e o segundo (λ₂) de 510 nm.

Quando são comparados, conclui-se que a radiação do primeiro, em relação à do segundo, tem maior

Dados

Constante de Planck

h = 6,6 x 10^-34 J s

Velocidade da luz no vácuo

v = 3 x 10⁸ m s^-1

A luz é um fenômeno complexo e compreender sua natureza é um dos principais objetivos da Física. Dessa maneira, marque a opção que descreve erroneamente uma das propriedades da luz.

Em uma medição de velocidade de trânsito com um aparelho ultrassônico por efeito Doppler, um físico testa o aparelho utilizando-o da janela do seu veículo, que se desloca a uma velocidade de 72 km/h em direção a um outro veículo a sua frente, o qual se deseja determinar a velocidade. O veículo na frente se move no mesmo sentido que o veículo do físico. Supondo que as frequências emitidas e recebidas pelo aparelho ultrassônico são, respectivamente, 24.000 Hz e 21.600 Hz e que a velocidade das ondas sonoras no ar é de 340 m/s, qual a velocidade aproximada medida pelo aparelho para o carro da frente?

A técnica de revelação de uma impressão digital por fluorescência é atualmente bastante utilizada. Sobre o comportamento do material que apresenta fluorescência, analise as afirmativas.

I - Emite ondas eletromagnéticas, alguns segundos após cessada a fonte de luz incidente sobre o material.

II - Emite luz na faixa do ultravioleta, a qual pode ser vista como uma luz brilhante.

III - Emite luz sem necessidade de elevação de temperatura do material.

Está correto o que se afirma em

A figura, sem escala, reproduz duas fotografias instantâneas de uma onda que se deslocou para a direita numa corda. Sabe-se que, no intervalo de tempo entre as duas fotos, 0,20s, a onda se deslocou menos que um comprimento de onda e o deslocamento máximo de um ponto da corda em relação a sua posição de equilíbrio é de 2,0cm. Determine o módulo da velocidade transversal de um ponto dessa corda no instante que ele possui um deslocamento y = 1,6cm.

Duas ondas se propagam simultaneamente na mesma corda esticada:
y₁ (x,t) = (4,00mm).sen(2πx – 400πt) y₂ (x,t) = (3,00mm).sen(2πx – 400πt + 0,5π)
Escreva a equação da onda resultante da superposição dessas duas ondas.
Obs.: considere sen(0,3π) = cos(0,2π) = 0,8; cos(0,3π) = sen(0,2π) = 0,6.

Um tubo sonoro aberto nas duas extremidades, emite uma frequência de 680Hz para o sexto harmônico. Sabendo que a velocidade do som emitido vale 340m/s, qual é o comprimento do tubo?

Quando uma fonte emite um som e existe um movimento relativo entre a fonte e o receptor do som, a frequência do som percebido pelo receptor é diferente da frequência emitida pela fonte, sendo este fenômeno chamado de Efeito Doppler. Considerando este efeito podemos afirmar que:

Um professor faz duas montagens em um laboratório de óptica. Na primeira delas, uma fonte de luz coerente incide sobre uma minúscula fenda, na qual a luz é projetada em um determinado anteparo. Na segunda, a mesma fonte de luz incide sobre duas fendas minúsculas e também é projetada sobre esse anteparo.

Com esses dois experimentos, o professor pretende mostrar os fenômenos ópticos, respectivamente:

Em um tanque, de profundidade constante e preenchido com água, um estudante bate uma régua, em uma de suas extremidades, uma vez a cada 2,0 segundos. Ao atingir a extremidade oposta do tanque de 60,0 cm, nota-se que o tanque possui 7 cristas, cuja distância total entre elas é o comprimento do tanque.

Nessas condições, é possível concluir que o comprimento de onda e a velocidade da onda nesse meio são de, respectivamente:

Os tsunamis são causados por terremotos submarinos e acontecem essencialmente nas zonas de fortes movimentos tectônicos, como algumas regiões do Pacífico e da Ásia. O tsunami, nascido do choque sísmico de cima para baixo da massa oceânica, tem várias centenas de metros de espessura e ganha energia toda vez que bate contra o solo submarino. A velocidade de propagação de um tsunami no mar beira os 800 km/h. Massas de água gigantescas baixam em profundidade ao longo das deformações do solo marinho, ao contrário das ondas comuns, que afetam apenas a superfície da água. Durante sua propagação no mar, uma onda perde muito pouca energia. Pode, portanto, percorrer distâncias consideráveis e destruir costas situadas a milhares de quilômetros de seu mecanismo gerador. Como a razão de transferência de energia do tsunami tem que se manter aproximadamente constante, e como a velocidade diminui, a altura da onda tem de aumentar. Devido a este fato, os tsunamis que têm alturas praticamente imperceptíveis em oceano aberto, começam a aumentar de altura quando se aproximam dos continentes, podendo atingir vários metros junto à costa. A maior parte dos tsunamis é gerada devido ao movimento relativo das placas tectônicas em um oceano. Esse movimento origina uma perturbação na superfície livre da água que se propaga em todas as direções para longe do local de geração sob a forma de ondas. Em oceano aberto, onde a profundidade média é de 4 km, os tsunamis têm comprimento de onda da ordem de 200 km e velocidades superiores a 800 km/h dependendo do terremoto. Quando um tsunami atinge a costa, a profundidade do oceano diminui, e, em consequência, a sua velocidade de propagação decresce, assim como seu comprimento de onda. Suponha que se aplica o modelo de ondas rasas, em que a velocidade da onda é proporcional à raiz quadrada da profundidade em que a onda se encontra.

Analisando os dados apresentados na figura, o valor do comprimento de onda para uma profundidade de 5 m é aproximadamente igual a:

São dados três objetos, m₁ ,m₂ e m₃ , pendurados por fios inextensíveis de massa desprezível que podem oscilar livremente, formando três sistemas. Os objetos m₁ e m₂ estão próximos da superfície da Terra, onde a aceleração da gravidade é g, enquanto o objeto m₃ está próximo da superfície de um planeta onde a sua massa é a metade da massa da Terra. Sejam h₁ ,h₂ e h₃ as alturas máximas atingidas pelos objetos m₁ ,m₂ e m₃ respectivamente, em cada ciclo completo de oscilação. Há dissipação de energia no sistema 2, durante a oscilação.

Sabendo-se que m₁ = 3m₂ = m₃ /2 e que v₁ = v₂ = 2v₃ , as relações corretas entre as alturas são dadas por: