Questões de Vestibular Sobre oscilação e ondas em física

Como não dispunham de muito barbante, para montar seu telefone de latinhas, duas crianças precisaram emendar dois fios diferentes, sendo o fio 2 mais denso que o fio 1. Nessa brincadeira, durante a conversa, os fios devem ser mantidos esticados.

Antes de começarem a conversar, quando os fios estavam esticados, uma delas provocou uma perturbação no fio 1, produzindo um pulso transversal que se propagou por ele com velocidade V₁. Considerando que quando o pulso refratou para o fio 2, se propagou por ele com velocidade V₂ e que V₁ = 1,5 · V₂ , a razão λ₁ / λ₂ entre os comprimentos de onda dos pulsos nos fios 1 e 2 é igual a

O movimento ondulatório aparece em quase todos os ramos da Física. As ondas na superfície da água, as ondas sonoras, as ondas luminosas, as ondas de rádio e outras ondas eletromagnéticas.

Com base nos conhecimentos sobre Movimento Ondulatório, é correto afirmar:

Uma cerca elétrica foi instalada em um muro onde existe um buraco de forma cilíndrica e fechado na base, conforme representado na figura. Os fios condutores da cerca elétrica estão fixos em ambas as extremidades e esticados sob uma tensão de 80 N. Cada fio tem comprimento igual a 2,0 m e massa de 0,001 kg. Certo dia, alguém tocou no fio da cerca mais próximo do muro e esse fio ficou oscilando em sua frequência fundamental. Essa situação fez com que a coluna de ar no buraco, por ressonância, vibrasse na mesma frequência do fio condutor. As paredes do buraco têm um revestimento adequado, de modo que ele age como um tubo sonoro fechado na base e aberto no topo. Considerando que a velocidade do som no ar seja de 330 m/s e que o ar no buraco oscile no modo fundamental, assinale a alternativa que apresenta corretamente a profundidade do buraco.

Os instrumentos musicais de uma orquestra, em geral, são divididos em famílias ou classes. A família dos metais representa uma dessas classes, sendo compostos pelo trompete, trombone de vara, trompa e a tuba, que estão indicados do instrumento mais agudo para o mais grave. Assim, dentro desta família e considerando que não haja sobreposição de espectro de freqüência entre os instrumentos, pode-se dizer que:

Uma garotinha está brincando de pular na cama elástica. Ao longo de seu salto mais alto, desde o momento em que seus pés abandonaram a cama elástica e atingiram a altura máxima de 1,8m, em relação ao nível da cama e retornou ao exato ponto de partida, ela deu um grito de alegria, em que o som estridente, de tom puro, tinha uma frequência de 350Hz. Determine, em hertz, a diferença aproximada entre a maior e a menor frequência dos sons percebidos pelos pais, que permanecem muito próximos à cama elástica e em repouso em relação a ela. Adote a velocidade do som no ar igual a 340m/s. Despreze todas as formas de atrito.

Fonte: <https://pt.depositphotos.com/vector-images/trampolim.html> (editado)

No Brasil, a navegação pela internet com telefones celulares utiliza ondas de rádio com frequências entre 1.900 e 2.100 MHz, no caso de tecnologia 3G. A rede de telefonia de quarta geração (4G), que possibilita maiores velocidades de navegação, teve sua instalação iniciada nas seis cidades-sede da Copa das Confederações, incluindo Fortaleza. As ondas de rádio para transmissão com essa nova tecnologia terão frequências entre 2,5 GHz e 2,69 GHz. Considere que a velocidade de propagação dessas ondas é V_luz = 3⋅10⁸ m/s. Assim, os menores comprimentos de onda, em metros, associados à transmissão em 3G e 4G são, respectivamente

Em relação às ondas sonoras, é correto afirmar:

Um apontador laser emite uma radiação de comprimento de onda igual a 600 nm, isto é, 600 x 10^-9 m.
São dadas a velocidade da luz no ar, c = 3,0 x 10⁸ m/s, e a constante de Planck, 6,6 x 10^-34 J.s.

Os valores que melhor representam a frequência da radiação e a energia de cada fóton são, respectivamente, 

A tabela abaixo apresenta a frequência f de três diapasões. 

Considere as afirmações abaixo.

I - A onda sonora que tem o maior período é a produzida pelo diapasão d₁.

II - As ondas produzidas pelos três diapasões, no ar, têm velocidades iguais.

III- O som mais grave é o produzido pelo diapasão d₃.

Quais estão corretas? 

A figura abaixo representa uma onda estacionária que se forma em um tubo sonoro fechado. Considere a velocidade do som no ar igual a 340m/s.
Assinale a alternativa que representa a frequência do som emitido pelo tubo.

Os comprimentos de onda de maior interesse ecológico abrangem as faixas do ultravioleta, do visível e do infravermelho. Destas, a faixa visível (400 A 700 nm) assume maior importância dada a sua participação no processo fotossintético, classificadas como RFA (Radiação Fotossinteticamente Ativa). Na fotossíntese, a energia radiante é absorvida e transformada em energia de ligação química. Os receptores de radiação da fotossíntese são as clorofilas e os pigmentos acessórios (caroteno e xantofila). Considerando E a energia de um único fóton de frequência f incidente na clorofila e n, o número de fótons envolvidos no processo, para uma energia de 500 kCal, com luz de comprimento de onda de 700 nm, o número de fótons correspondentes será de aproximadamente, considerando:

A sirene de um carro de polícia emite ondas de 0,34m. O carro se aproxima de um observador em repouso em relação a terra. Sabendo-se que o som se propaga no ar com velocidade de 340 m/s, é correto afirmar.

Ao olhar para um objeto (que não é uma fonte luminosa), em um ambiente iluminado pela luz branca, e constatar que ele apresenta a cor amarela, é correto afirmar que:

Após uma competição de natação, forma-se um padrão de ondas estacionárias na piscina olímpica. Uma piscina olímpica oficial mede 50 metros. Se a distância entre os ventres do padrão de ondas é de 50 centímetros, o número de ventres que aparecem na piscina e o comprimento das ondas propagantes é de:

Uma onda progressiva senoidal, propagando-se em uma corda, tem um comprimento de onda de 2,0 m e uma frequência de 20 Hz. Calcule, em m/s, a velocidade de propagação dessa onda.

Uma pedra com 6 kg de massa está em repouso e apoiada sobre uma mola vertical. A força peso da pedra gera uma compressão de 10 cm na mola (Figura a). Na sequência, a pedra sofre a atuação de uma força F vertical que gera na mola uma compressão adicional (além dos 10 cm iniciais de compressão devido à força peso) de 20 cm. Nesta situação de compressão máxima da mola, a pedra fica novamente em repouso (Figura b). A partir desta situação de equilíbrio, a força F é retirada instantaneamente, liberando a mola e gerando um movimento vertical na pedra (Figura c). Despreze o atrito e considere que:

• g = 10 m/s² ;

• a pedra não está presa à mola;

• e o valor da energia potencial gravitacional da pedra é nulo no ponto de compressão máxima da mola.

De acordo com as informações acima, assinale a alternativa INCORRETA.

O Conselho Nacional de Trânsito (CONTRAN) recentemente alterou a resolução que regulamentava o valor do nível sonoro permitido que poderia ser emitido por um veículo automotor. A norma antiga, no seu artigo primeiro, diz o seguinte: “A utilização, em veículos de qualquer espécie, de equipamento que produza som só será permitida, nas vias terrestres abertas à circulação, em nível sonoro não superior a 80 decibéis, medido a 7 metros de distância do veículo” (BRASIL, 2006). Considerando-se um alto-falante como uma fonte pontual e isotrópica de som, que emite ondas sonoras esféricas, assinale a alternativa CORRETA que indica a potência mínima que ele deve possuir para produzir um nível sonoro de 80 decibéis a 7 metros de distância. Dados: Limiar de audibilidade I0 = 10-12 W/m2 e π = 3. Fonte: BRASIL, Min. das Cidades. CONTRAN - Conselho Nacional de Trânsito. Resolução nº 204, de 20- 10-2006 regulamenta o volume e a frequência dos sons produzidos por equipamentos utilizados em veículos. p. 1-4, out. 2006.

Sobre o estudo do Movimento Ondulatório, analise as afirmativas abaixo.

I. A velocidade da onda depende do meio de propagação.

II. Se aumentarmos a frequência com que vibra uma fonte de ondas em um determinado meio, o comprimento de onda diminui.

III. A frequência da onda varia quando ela muda de meio.

IV. O comprimento de onda é a distância percorrida no tempo de um período.

Assinale a alternativa correta.

Em 1926, Louis de Broglie formula, na sua tese de doutorado, que as partículas deveriam se comportar como ondas, da mesma forma que a luz, considerada primeiramente como de caráter ondulatório, deveria ser descrita como partícula para explicar o comportamento do espectro de radiação de um corpo negro. A hipótese de de Broglie foi confirmada experimentalmente de forma independente por George P. Thomson e Joseph Davisson, em experiências realizadas usando elétrons em que a difração de partículas foi observada pela primeira vez. Nestes experimentos, as partículas incidem em uma rede de difração, que consiste de uma série de fendas do mesmo comprimento localizadas a uma distância igualmente espaçada, conhecida como espaçamento da rede. O comprimento da fenda deve ser comparável com o comprimento da onda incidente.

Na tabela 1, são reportados alguns comprimentos de onda, λ, de objetos materiais, todos se movendo com velocidade igual a 100 m/s.

Na tabela 2, são reportados o valor de algumas distâncias na natureza.

Analise as seguintes afirmações sobre os dados das tabelas.

I - O comprimento de onda é inversamente proporcional ao momento linear da partícula, com uma constante de proporcionalidade da ordem de 10^-34.

II - Pode-se usar um arranjo de átomos de hidrogênio para estudar a difração de bolas de basebol.

III - Lâminas de ouro podem ser usadas como redes de difração em experimentos de difração de elétrons.

Usando a tabela e as informações do enunciado, assinale a alternativa que apresenta as afirmações corretas.

O efeito Doppler recebe esse nome em homenagem ao físico austríaco Johann Christian Doppler que o propôs em 1842. As primeiras medidas experimentais do efeito foram realizadas por Buys Ballot, na Holanda, usando uma locomotiva que puxava um vagão aberto com vários trompetistas que tocavam uma nota bem definida.

Considere uma locomotiva com um único trompetista movendo-se sobre um trilho horizontal da direita para a esquerda com velocidade constante. O trompetista toca uma nota com frequência única f. No instante desenhado na figura, cada um dos três observadores detecta uma frequência em sua posição. Nesse instante, a locomotiva passa justamente pela frente do observador D₂

Analise as afirmações abaixo sobre os resultados da experiência.

I - O som percebido pelo detector D₁ é mais agudo que o som emitido e escutado pelo trompetista.

II - A frequência medida pelo detector D₁ é menor que f.

III - As frequências detectadas por D₁ e D₂ são iguais e maiores que f, respectivamente.

IV - A frequência detectada por D₂ é maior que a detectada por D₃ .

Assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas.