Questões Militares Sobre oscilação e ondas em física

Para ferver três litros de água para fazer uma sopa, Dona Marize mantém uma panela de 500 g suspensa sobre a fogueira, presa em um galho de árvore por um fio de aço com 2 m de comprimento. Durante o processo de aquecimento, são gerados pulsos de 100 Hz em uma das extremidades do fio. Esse processo é interrompido com a observação de um regime estacionário de terceiro harmônico. Determine, aproximadamente, a massa de água restante na panela.

(Dados: densidade linear do aço = 10^-3 Kg/m; aceleração da gravidade = 10 m/s² e densidade da água = 1 Kg/L.)

Uma fonte sonora A, em repouso, emite um sinal sonoro de frequência constante f_A = 100 Hz. Um sensor S desloca-se A com velocidade constante V_S = 80 m/s, em relação à Terra, sobre um plano perfeitamente retilíneo, em direção à fonte sonora, como mostra a Figura 1.  

                         

O sensor registra a frequência aparente devido à sua movimentação em relação à fonte sonora e a reenvia para um laboratório onde um sistema de caixas sonoras, acopladas a três tubos sonoros, de comprimentos L₁, L₂ e L₃, reproduz essa frequência aparente fazendo com que as colunas de ar desses tubos vibrem produzindo os harmônicos apresentados na Figura 2.  

                             

Considere que o sensor se movimenta em um local onde a velocidade do som é constante e igual a 320 m/s, que os tubos sonoros possuam diâmetros muito menores do que seus respectivos comprimentos e que a velocidade do som no interior desses tubos seja também constante e igual a 320 m/s. Considere também que a fonte A e o ar estejam em repouso em relação à Terra. Nessas condições, é correto afirmar que os comprimentos L₁, L₂ e L₃  , respectivamente, , em metros, são 

Analise o gráfico abaixo.

O gráfico acima representa a posição x de uma partícula que realiza um MHS (Movimento Harmônico Simples), em função do tempo t. A equação que relaciona a velocidade v, em cm/s, da partícula com a sua posição x é

Analise a figura abaixo.

A figura acima representa um pulso P que se propaga em uma corda I, de densidade linear μ_I, em direção a uma corda II, de densidade linear μ_II. O ponto Q é o ponto de junção das duas cordas. Sabendo que μ_I > μ_II, o perfil da corda logo após a passagem do pulso P pela junção Q é melhor representado por

Uma luz monocromática, com comprimento de onda 400nm, incide sobre um par de fendas idênticas, cada uma de largura a, separadas por uma distância d. O padrão resultante é observado em uma tela a 80cm de distância das fendas. Observa-se que a primeira franja de interferência dista 2mm do máximo central e que a oitava franja de interferência está ausente (estando as anteriores todas presentes). Qual é a largura, em μm, de cada fenda? 

Uma sirene irradia uma onda sonora de frequência 500kHz e se aproxima de um pedestre que identifica um som de frequência 540kHz devido ao efeito Doppler. Sabendo que a velocidade do som é de 340m/s, qual é a velocidade de aproximação da sirene, era km/h? 

Observe a figura a seguir, que representa um acelerômetro básico, constituído de massa sísmica presa a uma mola. 

                      

Acelerômetro é um instrumento muito usado em meios navais, fundamental em sistemas inerciais e de navegação. Baseia-se na 2ª Lei de Newton e na Lei de Hooke. A ideia central é produzir um deslocamento diretamente proporcional à aceleração.

Um efeito indesejado ocorre quando a aceleração é bruscamente removida, pois tende a causar um movimento harmônico simples de frequência natural f_N. Esse comportamento transitório de oscilação em torno da posição de repouso prejudica a leitura de um acelerômetro, limitando seu uso, pois não pode ser aplicado em situações em que ocorrem vibrações de frequências próximas à frequência natural.

Considere que o acelerômetro mostrado na figura tenha a massa sísmica de 0,03kg e mola de constante elástica 4,8x10³N/m. A frequência natural desse acelerômetro, em Hz, é igual a : 

Num experimento de Young, uma luz composta de luz vermelha, com comprimento de onda 700nm, e luz azul, com comprimento de onda 400nm, incide sobre duas fendas estreitas separadas por uma distância de l00μm, sendo observada em uma tela a 2m de distância das fendas. Observa-se uma linha central brilhante de cor magenta. A que distância da linha central aparecerá a próxima linha magenta?

Dentre os recentes desenvolvimentos tecnológicos encontram-se os aparelhos eletrodomésticos que, pela praticidade e economia de tempo, facilitam a realização das tarefas diárias, como o forno de microondas utilizado para o preparo ou o aquecimento dos alimentos quase que de modo instantâneo. Dentro do forno de microondas, o magnétron é o dispositivo que transforma ou converte a energia elétrica em microondas, ondas eletromagnéticas de alta frequência, as quais não aquecem o forno porque:

Ao caminhar por uma calçada, um pedestre ouve o som da buzina de um ônibus, que passa na via ao lado e se afasta rapidamente. O pedestre observou nitidamente que quando o ônibus se afastou houve uma brusca variação na altura do som. Este efeito está relacionado ao fato de que houve variação:

O universo é um grande laboratório onde transformações estão ocorrendo a todo instante, como as explosões que permitem o surgimento (nascimento) e/ou a morte de estrelas e outros corpos celestes. Em uma noite de céu límpido, é possível observar a luz, proveniente de diferentes estrelas, muitas das quais possivelmente já não mais existem. Sabendo que as ondas eletromagnéticas correspondentes ao brilho destas estrelas percorrem o espaço interestelar com a velocidade máxima de 300.000 km/s, podemos afirmar que não ouvimos o barulho destas explosões porque:

Observe a figura abaixo.

                    

Considerando que os pontos F e A estão na mesma altura em relação a um referencial comum e sabendo que o ponto A da corda foi atingido 12s após o início das oscilações da fonte, o período e a velocidade de propagação das ondas ao longo da corda valem, respectivamente: 

A classificação quanto à natureza e quanto à direção de propagação das ondas causadas pelo vento na superfície de um lago, vistas por um observador que passeia à beira desse lago, é, respectivamente:

Um raio X com comprimento de onda 0,300Ã é espalhado por um elétron e sofre um desvio de 60° em relação a sua direção de incidência. Sendo assim, o aumento percentual em seu comprimento de onda é de

Dado: Comprimento de onda de Compton do elétron=2,43.10^-12m

Analise a figura abaixo.

A figura acima mostra duas fontes sonoras em repouso, A e B, emitindo ondas sonoras em fase e com a mesma frequência de 170Hz. A velocidade do som no ar é de 340m/s. Na ausência de vento, um ouvinte, entre as duas fontes, deslocando-se para a direita com velocidade de 5,0m/s, escutará uma frequência dos batimentos, em Hz, de 

Com relação às ondas sonoras, analise as afirmativas abaixo.

I - A intensidade de uma onda sonora é diretamente proporcional ao quadrado de sua amplitude.

II - Se a energia mecânica de uma onda sonora é conservada enquanto ela se espalha a partir de uma fonte pontual, então a intensidade da onda é constante.

III- Uma fonte sonora pontual e isotrópica é aquela que emite som com a mesma intensidade em todas as direções.

Assinale a opção correta.

Quando uma dada onda sonora harmônica se propaga no ar na direção x, o deslocamento das moléculas de ar, em relação à posição de equilíbrio, é dado por S(x,t)=10(μm) cos (kx-wt). Sabendo que o tempo que uma molécula de ar, no caminho da onda, leva para se mover entre S (x,t)=5,0μm e S (x, t)=5,0μm é de (50/3)ms, qual é a frequência angular da onda, em rad/s?

Uma corda de comprimento L=2,Om, fixa nas duas extremidades e submetida a uma tração de 5,0N, oscila no 3°harmônico. Aumentando a frequência em 10Hz, a corda oscila no harmônico seguinte. Qual a massa da corda, em miligramas?