Questões de Concurso Sobre oscilação e ondas em física

Em grandes eventos, é comum encontrarmos torres de reforço de som, quando parte do público fica muito distante do palco. Porém, para que os ouvintes não escutem os sons desencontrados, é preciso aplicar, digitalmente, um delay, no sinal enviado a estas torres. Em determinado evento, as torres se encontram 60 metros a frente do palco e das torres de som principais. Assinale a alternativa mais próxima do valor correto do delay que deve ser aplicado às torres de reforço, levando em conta o efeito Hass (use velocidade do som = 344 m/s).

O efeito fotoelétrico foi descoberto em 1887 por Heinrich Hertz ao observar que eletrodos expostos a luz ultravioleta emitiam descargas elétricas mais facilmente. O fenômeno foi tratado por Einstein em 1905 evocando hipóteses ad hoc como retomar a hipótese corpuscular sobre a natureza da luz que incide sobre o metal permitindo a troca de momento e a discretização da energia carregada pela luz. A energia dos elétrons retirados do metal pela interação com os fótons incidentes é dada pela equação representada na imagem abaixo, onde Φ é a função trabalho (energia para retirar o portador do material), e o produto hf é a energia carregada como quantia de radiação pela luz de frequência f, h é a constante de ação de Planck introduzida no tratamento do problema do corpo negro em 1900. O modelo de Einstein foi validado experimentalmente em 1914 por Robert Millikan que também usa a equação de Einstein para obter o valor da constante h. O experimento consiste em se obter a curva de E versus f representada acima. Por extrapolação da reta é possível determinar a função trabalho. Considere um material como o sódio após analisado tem função trabalho de 4,3 eV e frequência de corte de aproximadamente 10 x 10¹⁴ Hz. O valor da constante de Planck em eV.s é:

Na imagem abaixo temos o espectro de radiação do Sol medido na terra no alto da atmosfera, ao nível do mar e o ajuste pela equação de Planck para o corpo negro. A posição do pico do modelo do corpo negro satisfaz a lei do deslocamento Wien: λmax T = 2900 x 10^-6 Km, onde temos o comprimento de onda do máximo do espectro, λ_max, e a temperatura T do corpo negro em equilíbrio térmico com a radiação. A temperatura de equilíbrio térmico da superfície solar pelo modelo do corpo negro é de aproximadamente

Em 1803 Thomas Young deu uma grande contribuição ao estudo da Luz apresentando seus resultados sobre difração de luz em uma fenda dupla. Na imagem abaixo vemos um desenho de Young retratando o fenômeno. Na imagem imediatamente abaixo vemos a imagem da difração e interferência da luz de um laser que incide sobre um fio de cabelo. Considere as afirmações abaixo. I. Young representou em seu desenho ondas na superfície da água, representando as cristas utilizando como analogia do fenômeno ocorrido com a luz. II. Se a distância entre as fendas diminuir, a distância entre as interferências destrutivas aumenta. III. A distância entre as interferências destrutivas pode ser utilizada para determinar a espessura do fio de cabelo. IV. Quanto maior a distância das fendas ao anteparo que projeta as franjas de difração, menor a distância entre pontos de interferência destrutiva. São verdadeiras as afirmações:

Fornos de Microondas operam com radiação na frequência de 2450MHz (megahertz, M =106 ) que consegue excitar eficientemente o espectro rotovibracional da água. Além disso eles são construídos de maneira que se estabeleça em seu interior ondas estacionárias, assim um material como chocolate colocado no interior do forno ao ser retirado exibe o padrão de furos como se vê na imagem abaixo. Os furos indicam os locais onde o valor do campo elétrico da radiação é mais intenso (ventres consecutivos). A partir da distância entre os furos observado na imagem acima podemos obter uma medida para a velocidade da luz. O erro entre valor para a velocidade da luz obtido no experimento retratado na figura com respeito ao valor padrão de 3 x 10⁸ m/s é aproximadamente:

Para determinar a velocidade do som em um experimento didático simples foram analisadas as ondas de som estacionárias (harmônicos) produzidas em um tubo cilíndrico aberto de 20cm geradas a partir de um tapa dado em uma de suas extremidades. Durante a produção do som um dos lados do tubo fica fechado pela mão. O espectro sonoro foi captado através de um microfone introduzido dentro do tubo e ligado a um software de análise das intensidades de cada frequência, sendo obtido o espectro sonoro da figura. Considere a velocidade de propagação da onda de som utilizando as medidas do primeiro e o terceiro harmônico apenas, o valor médio delas é de aproximadamente:

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)

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.

As propriedades dos sons podem ser entendidas como características sonoras. Através de nossa percepção auditiva podemos perceber e definir tais propriedades. Em relação a essas propriedades é correto afirmar que:

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

Uma técnica de afinação de violão é, tendo-se afinada uma corda solta, prende-se essa corda em um determinado ponto do braço do violão, quinta casa, marcada com o segmento de reta C₅ na figura, produzindo-se som com frequência próxima àquela da corda abaixo (tão próxima quanto seu ouvido é capaz de identificar).

Considere que a corda solta ou presa na quinta casa produz ondas estacionárias de mesma velocidade. Considere também a relação entre velocidade (v), comprimento de onda (λ) e frequência de oscilação (f): v = λ . f

Os comprimentos L₅, para a corda presa na quinta casa, valem para a afinação da quarta corda a partir da quinta e da terceira corda a partir da quarta, que terão frequências naturais próximas respectivamente a:

Um sistema massa-mola foi posto a oscilar em um plano horizontal sem atrito (Figura A). O mesmo sistema massa-mola foi posto a oscilar verticalmente (Figura B). A amplitude do arranjo experimental vertical é maior que a amplitude do horizontal.

Os períodos de oscilação serão_______ para os dois arranjos. A energia mecânica total será_______ para o arranjo horizontal. A distância entre o ponto em que a mola é presa e o ponto de equilíbrio do sistema é _________.

Assinale a alternativa que preenche correta e respectivamente as lacunas.

O pêndulo mostrado na figura abaixo consiste em uma esfera uniforme sólida de massa M sustentado por uma corda de massa desprezível. Calcule o período de oscilação do pêndulo para deslocamentos pequenos. Utilize a relação do cálculo do período de um pêndulo físico para pequenas amplitudes conforme a equação: T =2π √I/mgh  Dado: momento de inércia de uma esfera maciça em torno de um diâmetro: I = 2/5 MR² .

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.