Questões de Física - Ondas e Propriedades Ondulatórias para Concurso
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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:
Sem dúvida, a teoria quântica é uma construção científica de notável originalidade e solidez experimental. Além de ter sido um dos pilares da física do século XX, essa teoria também levou a importantes mudanças de paradigma em domínios como o da filosofia da ciência.
Internet: <www.dca.fee.unicamp.br>
Em relação à teoria quântica da matéria e da radiação, julgue o item a seguir.
As ondas sonoras obedecem às equações da mecânica
newtoniana, as ondas luminosas obedecem às equações
de Maxwell e as ondas de matéria obedecem à equação
de Schrodinger.
Com relação à natureza ondulatória e corpuscular da matéria e à teoria quântica da radiação eletromagnética, julgue o item que se segue.
A relação de De-Broglie entre o momento linear e o comprimento de onda é equivalente à relação entre o momento e o comprimento de onda do fóton.
Com relação à natureza ondulatória e corpuscular da matéria e à teoria quântica da radiação eletromagnética, julgue o item que se segue.
Como o fóton não tem massa não se pode calcular o seu momento linear.
Com relação à natureza ondulatória e corpuscular da matéria e à teoria quântica da radiação eletromagnética, julgue o item que se segue.
Para que o fenômeno de difração ocorra quando um elétron
atravessa uma fenda, é necessário que a ordem de grandeza do
tamanho da fenda seja de p/h, em que h é a constante de Planck
e p, o momento linear do elétron.
A figura precedente mostra o esquema básico de um experimento de fenda dupla de Young, em que frentes de onda plana incidem sobre duas fendas bem estreitas. Após atravessar as fendas, as frentes de onda incidem em um anteparo a uma distância D das fendas. Na figura, r1 e r2 são as distâncias entre cada uma das fendas e um ponto P no anteparo e d é a distancia entre as fendas.
Tendo como referência essas informações, julgue o seguinte item.
A localização y dos máximos de intensidade da onda no
anteparo não depende do comprimento de onda da onda
incidente.
A figura precedente mostra o esquema básico de um experimento de fenda dupla de Young, em que frentes de onda plana incidem sobre duas fendas bem estreitas. Após atravessar as fendas, as frentes de onda incidem em um anteparo a uma distância D das fendas. Na figura, r1 e r2 são as distâncias entre cada uma das fendas e um ponto P no anteparo e d é a distancia entre as fendas.
Tendo como referência essas informações, julgue o seguinte item.
Não existe posição y no anteparo onde a intensidade da onda
é nula.
A figura precedente mostra o esquema básico de um experimento de fenda dupla de Young, em que frentes de onda plana incidem sobre duas fendas bem estreitas. Após atravessar as fendas, as frentes de onda incidem em um anteparo a uma distância D das fendas. Na figura, r1 e r2 são as distâncias entre cada uma das fendas e um ponto P no anteparo e d é a distancia entre as fendas.
Tendo como referência essas informações, julgue o seguinte item.
Quando a diferença r1 - r2 é três vezes maior que
o comprimento de onda da onda incidente, ocorre, no
correspondente ponto y, uma interferência totalmente
construtiva entre as ondas representadas pelos dois raios.
A figura apresentada ilustra a situação em que um raio de luz monocromática incide na fronteira entre dois meios dielétricos diferentes, sendo parte desse raio refratada e outra parte refletida. Os índices de refração dos meios dielétricos são n2 = 1,5 e n1 = 1. Considerando essas informações, julgue o item subsequente. A velocidade de propagação da onda refletida é a mesma da onda incidente.
A figura apresentada ilustra a situação em que um raio de luz monocromática incide na fronteira entre dois meios dielétricos diferentes, sendo parte desse raio refratada e outra parte refletida. Os índices de refração dos meios dielétricos são n2 = 1,5 e n1 = 1. Considerando essas informações, julgue o item subsequente. A frequência do raio refratado é menor que a frequência do raio refletido.
A figura apresentada ilustra a situação em que um raio de luz monocromática incide na fronteira entre dois meios dielétricos diferentes, sendo parte desse raio refratada e outra parte refletida. Os índices de refração dos meios dielétricos são n2 = 1,5 e n1 = 1. Considerando essas informações, julgue o item subsequente. A velocidade de propagação do raio refratado é 2/3 da velocidade da luz no vácuo.
Ondas sonoras e eletromagnéticas são processos ondulatórios que têm características comuns entre si, embora representem fenômenos físicos completamente diferentes. Com relação a esses processos ondulatórios, julgue o item seguinte.
Tanto as ondas eletromagnéticas quanto as ondas sonoras são
processos de oscilação de grandezas físicas escalares, que se
propagam no espaço.
Ondas sonoras e eletromagnéticas são processos ondulatórios que têm características comuns entre si, embora representem fenômenos físicos completamente diferentes. Com relação a esses processos ondulatórios, julgue o item seguinte.
Como a velocidade da luz é independente do referencial
inercial na qual é medida, a luz não sofre o efeito Doppler,
como ocorre com a onda sonora.
Um técnico de laboratório de física possui uma lâmpada monocromática de comprimento de onda desconhecido. Para remediar isso, ele monta um experimento com fendas para obter um padrão de interferência. Neste experimento, a fonte de luz está sendo colocada antes de uma fenda vertical chamada de F0. Depois dessa fenda encontram-se duas fendas, F1 e F2 respectivamente, separadas por uma distância d = 2mm. Elas se encontram a igual distância da fenda F0, de tal forma que podemos dizer que qualquer onda luminosa que sai das fendas F1 e F2 está em fase. O anteparo é colocado a uma distância R = 1m das fendas F1 e F2. A figura a seguir mostra a montagem experimental usada.
O técnico de laboratório mediu 3 franjas de brilhantes de cada lado da franja central, compreendidas numa distância de 1 mm partir do centro. Ele deduziu que o comprimento de onda da luz é aproximadamente:
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