Questões Sobre Ondulatória - Física - 3º ano do ensino médio

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11) Uma onda se propaga em uma corda, conforme figura ao lado. Com base nos dados apresentados, conclui-se que a frequência dessa onda é:

A) 2 Hz.
B) 3 Hz.
C) 6 Hz.
D) 9 Hz.
E) 12 Hz.

A alternativa correta é letra B

Da figura, podemos ver que o comprimento de onda ilustrado é de 3 m e a velocidade de 9 m/s.

Utilizando a equação para velocidade de ondas:

v = λ . f

encontramos que f = 3 Hz, como mostra corretamente a opção B.

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12) Analise a figura a seguir.

Nela estão representadas três ondas que se propagam em cordas idênticas, A, B e C, imersas no mesmo meio material e que percorrem a distância de 12 m em 2,0 s. Dessa observação pode-se afirmar que a frequência em

A) A é maior que em B e o período em C é menor que em B.
B) B é maior que em A e o período em C é maior que em A.
C) C é menor que em A e o período em C é menor que em A.
D) A é menor que em B e o período em C é maior que em B.
E) B é igual a em A e em C e o período em C é igual ao em A e em B.

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A alternativa correta é letra A

Observando a figura, podemos verificar as seguintes relações:

Para os períodos, sabendo-se que v = 6 m/s,

v = λ . f

e utilizando-se as informações para comprimento de onda fornecidas pela figura:

\begin{array}{l} λ_{A} = 3 m \\ λ_{B} = 12 m \\ λ_{c} = 6 m \end{array}

Portanto:

\begin{array}{l} f_{A} = \frac{6}{3} = 2 H z \\ f_{B} = \frac{6}{12} = 0, 5 H z \\ f_{c} = \frac{6}{6} = 1 H z \end{array}

ou seja, a frequência em A é maior que em B e o período em C é menor que em B, opção A.

13) Uma onda periódica se propaga numa corda fina com velocidade de 8,0 m/s e comprimento de onda igual a 40 cm. Essa onda transmite-se para outra corda grossa, cuja velocidade de propagação é de 6,0 m/s. Na corda grossa, essa onda periódica tem frequência em hertz e comprimento de onda em centímetros respectivamente iguais a:

A) 20 e 60
B) 20 e 30
C) 15 e 60
D) 15 e 30
E) 15 e 20

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A alternativa correta é letra B

Na corda fina, a velocidade da onda é dada por:

V = λ.f

8,0 = 0,4.f

f = 20 Hz

Na transmissão da onda da corda fina para a corda grossa, a frequência se mantém:

V = λ.f

6,0 = λ.20

λ = 0,3

λ = 30 cm

portanto, alternativa B.

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14) Uma onda tem frequência de 40,0 Hz e se comporta como se vê no diagrama. Nas condições apresentadas, determine a velocidade de propagação da onda.

A) 600m/s
B) 160m/s
C) 120m/s
D) 100m/s
E) 1m/s

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A alternativa correta é letra B

A velocidade de uma onda é dada por:

V = λ.f

onde λ é o comprimento de onda, ou seja, a distância entre duas cristas ou dois vales, e f é a frequência. Substituindo os valores:

V = 4,0.40

V = 160 m/s

Alternativa B.

15) Em Belo Horizonte há três emissoras de rádio, que estão listadas abaixo, juntamente com as frequências de suas ondas portadoras, que são de natureza eletromagnética:

(Dado: velocidade da luz = c = 3,0 x 10⁸ m/s)

Assinale a alternativa que contém os comprimentos de onda dessas ondas portadoras, NA MESMA ORDEM em que foram apresentadas (América, Atalaia e Itatiai

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A alternativa correta é letra D

Para resolvermos a questão, basta utilizarmos a equação da velocidade para ondas:

λ = \frac{v}{f}

Para a Rádio América, o comprimento de onda encontrado é de aproximadamente 400 m; para a Rádio Atalaia, é de 316 m e para a Rádio Itatiaia, de 492 m. Portanto, a opção correta é a D.

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16) Uma fonte emite uma onda sonora de freqüência 500 Hz, próxima à superfície de um lago. A onda sofre refração, penetrando na água. A velocidade do som no ar é 340 m/s e, na água, é de 1500 m/s. Quais os comprimentos de onda da onda sonora no ar e na água, respectivamente?

A) 2,0 m; 3,0 m.
B) 0,42 m; 6,0 m.
C) 3,0 m; 0,42 m.
D) 0,28 m; 2,0 m.
E) 0,68 m; 3,0 m.

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A alternativa correta é letra E

Embora a onda sofra refração, na passagem entre os dois meios, a frequência permanece constante. Dessa forma:

\begin{array}{l} N o a r : \\ 340 = λ . 500 \\ λ = 0, 68 m \\ N a á g u a : \\ 1500 = λ . 500 \\ λ = 3 m \end{array}

E portanto, a opção correta é a E.

17) O primeiro forno de micro-ondas foi patenteado no início da década de 1950 nos Estados Unidos pelo engenheiro eletrônico Percy Spence. Fornos de micro-ondas mais práticos e eficientes foram desenvolvidos nos anos 1970 e a partir daí ganharam grande popularidade, sendo amplamente utilizados em residências e no comércio. Em geral, a frequência das ondas eletromagnéticas geradas em um forno de micro-ondas é de 2450 MHz. Em relação à Física de um forno de micro-ondas, considere as seguintes afirmativas: 1. Um forno de micro-ondas transmite calor para assar e esquentar alimentos sólidos e líquidos. 2. O comprimento de onda dessas ondas é de aproximadamente 12,2 cm. 3. As ondas eletromagnéticas geradas ficam confinadas no interior do aparelho, pois sofrem reflexões nas paredes metálicas do forno e na grade metálica que recobre o vidro da porta. Assinale a alternativa correta.

A) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
B) Somente a afirmativa 2 é verdadeira.
C) Somente a afirmativa 3 é verdadeira.
D) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.
E) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.

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A alternativa correta é letra E

Vamos analisar cada uma das afirmações e verificar a sua veracidade.

Afirmação 1:
FALSA. O forno de micro-ondas não transmite calor, e sim gera um determinado tipo de onda que é capaz de aquecer e assar diferentes tipos de alimentos.

Afirmação 2:
Para verificar esta afirmação vamos calcular o comprimento de onda das ondas geradas. Para isso, vamos utilizar as seguintes equações:

c = λf => λ = c/f
Donde c é a velocidade da luz, f é a frequência e λ é o comprimento de onda.

Antes de aplicar tal fórmula, note que:

1 MHz = 10⁶ Hz = 10⁶/s
c = 3*10⁸ m/s

Logo,

2450 MHz = 2450*(1 MHz) = 2450*(10⁶/s) = 2,45*10⁹/s

λ = (3*10⁸ m/s)/(2,45*10⁹/s) ≈ 1,22*10^-1 m=12,2 cm

AFIRMAÇÃO VERDADEIRA.

Afirmação 3:
De fato é isto que acontece no interior do forno citado, graças a isso é possível aquecer e assar os alimentos tão rapidamente, já que a radiação é muito bem aproveitada.

Logo, temos que apenas as afirmações 2 e 3 são verdadeiras.

Alternativa E)

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18) A faixa de radiação eletromagnética perceptível dos seres humanos está compreendida entre o intervalo de 400 nm a 700 nm. Considere as afirmativas a seguir. I. A cor é uma característica somente da luz absorvida pelos objetos. II. Um corpo negro ideal absorve toda a luz incidente, não refletindo nenhuma onda eletromagnética. III. A frequência de uma determinada cor (radiação eletromagnétic

A) é sempre a mesma. IV. A luz ultravioleta tem energia maior do que a luz infravermelha. Assinale a alternativa correta.

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A alternativa correta é letra E

Vamos analisar cada uma das afirmações e verificar a sua veracidade.

Afirmação I:
A cor é uma característica da luz tanto refletida quanto emitida, a luz absorvida pelos objetos não chega até os nossos olhos.
AFIRMAÇÃO INCORRETA.

Afirmação II:
De fato, o corpo negro ideal absorve toda luz que chega até ele.
AFIRMAÇÃO CORRETA.

Afirmação III:
A frequência, assim como o comprimento de onda, determina a cor da luz.
AFIRMAÇÃO CORRETA.

Afirmação IV:
A energia da radiação, pode ser calculada da seguinte forma:

E = hf
Donde E é a energia, h é a constante de Planck e f é a frequência.

A frequência do ultravioleta é maior que a do infravermelho, e assim a sua energia também é maior.

Logo, as afirmações II, III e IV são verdadeiras.

Alternativa E)

19) Ondas na superfície de líquidos têm velocidades que dependem da profundidade do líquido e da aceleração da gravidade, desde que se propaguem em águas rasas. O gráfico representa o módulo v da velocidade da onda em função da profundidade h da água.

Uma onda no mar, onde a profundidade da água é 4,0 m, tem comprimento de onda igual a 50 m. Na posição em que a profundidade da água é 1,0 m, essa onda tem comprimento de onda, em m, aproximadamente igual a

A) 8.
B) 12.
C) 25.
D) 35.
E) 50.

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A alternativa correta é letra C

A partir do gráfico, podemos estimar a velocidade da onda na água do mar em 6,5 m/s, donde seu comprimento de onda é 50 m. Logo, podemos utilizar a seguinte expressão para encontrar a frequência.

v = λf => f = v/λ
Donde v é a velocidade, λ é o comprimento de onda e f é a frequência.

A frequência da onda não se altera quando ela passa entre diferentes meios, ou mais especificamente, entre as diferentes profundidades.

f = (6,5 m/s)/(50 m) = 0,13 Hz

Logo, quando a profundidade é de 1 m temos que a velocidade da onda é de aproximadamente 3 m/s.

v = λf => λ = v/f = (3 m/s)/(0,13 Hz) ≈ 25 m

Alternativa C)

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20) Considere as seguintes afirmações sobre fenômenos ondulatórios e suas características.

I. A difração ocorre apenas com ondas sonoras.

II. A interferência ocorre apenas com ondas eletromagnéticas.

III. A polarização ocorre apenas com ondas transversais.

Quais estão corretas?

A) Apenas I.
B) Apenas II.
C) Apenas III.
D) Apenas I e II.
E) I, II e III.

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A alternativa correta é letra C

Analisando cada afirmativa, obtemos :

I- Falso. A difração também ocorre em ondas eletromagnéticas.
II - Falso. A interferência também ocorre em ondas mecânicas.
III - Verdadeiro. A polarização é um fenômeno característico apenas das ondas transversais. Ondas longitudinais não polarizam.

Alternativa C.

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