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

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51) Uma flauta andina, ou flauta de pã, é constituída por uma série de tubos de madeira, de comprimentos diferentes, atados uns aos outros por fios vegetais. As extremidades inferiores dos tubos são fechadas. A frequência fundamental de ressonância em tubos desse tipo corresponde ao comprimento de onda igual a 4 vezes o comprimento do tubo. Em uma dessas flautas, os comprimentos dos tubos correspondentes, respectivamente, às notas Mi (660 Hz) e Lá (220 Hz) são, aproximadamente,

Note e adote: A velocidade do som no ar é igual a 330 m/s

A) 6,6 cm e 2,2 cm.
B) 22 cm e 5,4 cm.
C) 12 cm e 37 cm.
D) 50 cm e 1,5 m.
E) 50 cm e 16 cm.

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A alternativa correta é letra C

Foi informado que o comprimento de onda de cada nota (λ) é igual a 4 vezes o comprimento do tubo (L), ou seja:

λ = 4 × L

Pela equação universal da onda temos que:

v = λ × f

onde v é a velocidade de propagação da onda no meio, λ é o comprimento da onda e f é a frequência de oscilação da onda. Substituindo a primeira relação temos:

v = 4 × L × f

L = v / 4 × f

Para a nota Mi:

L = 330 / 660 × 4

L = 0,125 m = 12,5 cm

E para a nota Lá:

L = 330 / 220 × 4

L = 0,375 m = 37,5 cm

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

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52) A luz de uma fonte de laser com determinada frequência f é enviada da estação espacial internacional e penetra num pequeno objeto celeste formado apenas por gases, mudando sua direção de propagação.

Assinale a alternativa cuja quantidade NÃO foi alterada no feixe de laser ao penetrar nesse objeto.

A) A amplitude.
B) A velocidade de propagação.
C) O comprimento de onda.
D) A frequência.

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A alternativa correta é letra D

A frequência da onda é a relação entre a velocidade (v) da onda e seu comprimento de onda (

λ

f = \frac{v}{λ}

A velocidade v e o comprimento de onda

λ

variam de modo que a frequência f permaneça constante, independente do meio em que a onda esteja se propagando. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

53) No passado, quando os motoristas adentravam em um túnel, começavam a buzinar em tom de brincadeira, pelo simples prazer de ouvir ecoar o grande ruído produzido. Mais recentemente, engenheiros constataram que tais sons produzem ondas estacionárias que podem afetar a estrutura dessas construções.

O carro esquematizado está com sua buzina localizada exatamente no centro do arco que delimita o túnel, cujo diâmetro é 10 m. Se a buzina emite o som da nota Lá (440 Hz), e se a velocidade de propagação do som no ar é 340 m/s, o número de comprimentos de onda que o som percorrerá até atingir o teto do túnel é, aproximadamente:

A) 2,5.
B) 3,5.
C) 4,5.
D) 5,5.
E) 6,5.

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A alternativa correta é letra E

Sabemos que ondas obedecem a seguinte relação:

v = λ . f

Substituindo pelos valores fornecidos através do enunciado:

λ = \frac{v}{f} = \frac{340 m / s}{440 h z} = \frac{17}{22} m

O diâmetro do túnel é de 10 m. Como a pergunta é quantas ondas caberão na distância solo/teto do túnel, ou seja, metade do diâmetro (5 m), teremos:

5 = n . λ \Rightarrow n = \frac{5}{λ} = \frac{5.22}{17} ≃ 6, 5

Portanto, a resposta correta é a alternativa E.

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54) Na passagem do século XIX para o século XX, várias questões e fenômenos que eram temas de discussão e pesquisa começaram a ser esclarecidos graças a ideias que, mais tarde, viriam a constituir a área da física hoje conhecida como Mecânica Quântica. Na primeira coluna da tabela abaixo, estão listados três desses temas; na segunda, equações fundamentais relacionadas às soluções encontradas.

Na passagem do século XIX para o século XX, várias questões e fenômenos que eram temas de discussão e pesquisa começaram a ser esclarecidos graças a ideias que, mais tarde, viriam a constituir a área da física hoje conhecida como Mecânica Quântica. Na primeira coluna da tabela abaixo, estão listados três desses temas; na segunda, equações fundamentais relacionadas às soluções encontradas.

Assinale a alternativa que associa corretamente os temas apontados na primeira coluna às respectivas equações, listadas na segunda coluna

A) 1(

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A alternativa correta é letra C

O postulado de Louis de Broglie evidencia a característica ondulatória da matéria. Já a relação de Einstein é uma equação de conservação de energia no estudo do efeito fotoelétrico. Enquanto que a Lei de Stefan-Boltzmann corresponde a emissividade de radiação de um corpo negro. Portanto, a alternativa correta é : 1(b) - 2(c) - 3(a).
Alternativa C.

55) No final de dezembro de 2004, um tsunami no oceano Índico chamou a atenção pelo seu poder de destruição. Um tsunami é uma onda que se forma no oceano, geralmente criada por abalos sísmicos, atividades vulcânicas ou pela queda de meteoritos. Este foi criado por uma falha geológica reta, muito comprida, e gerou ondas planas que, em alto mar, propagaram-se com comprimentos de onda muito longos, amplitudes pequenas se comparadas com os comprimentos de onda, mas com altíssimas velocidades. Uma onda deste tipo transporta grande quantidade de energia, que se distribui em um longo comprimento de onda e, por isso, não representa perigo em alto mar. No entanto, ao chegar à costa, onde a profundidade do oceano é pequena, a velocidade da onda diminui. Como a energia transportada é praticamente conservada, a amplitude da onda aumenta, mostrando assim o seu poder devastador. Considere que a velocidade da onda possa ser obtida pela relaçãov=hg, onde g = 10 m/s2 e h são, respectivamente, a aceleração da gravidade e a profundidade no local de propagação. A energia da onda pode ser estimada através da relação E = k v A², onde k é uma constante de proporcionalidade e A é a amplitude da onda. Se o tsunami for gerado em um local com 6.250m de profundidade e com amplitude de 2m, quando chegar à região costeira, com 10 m de profundidade, sua amplitude será

A) 14 m.
B) 12 m.
C) 10 m.
D) 8 m.
E) 6 m.

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A alternativa correta é letra C

O enunciado nos dá todas as relações que podem ser utilizadas para a resolução do problema. Primeiramente, calculemos a velocidade inicial da onda, com h = 6.250m:

v = \sqrt{g h} = \sqrt{62500} = 250 m / s

*O cálculo da raiz quadrada pode ser feito fatorando o número que se deseja obter a raiz.

Sabendo-se disso, agora calculamos a energia inicial da onda:

\begin{array}{l} E = K . v . A^{2} \\ E = K . 250 . 2^{2} = 1000 . K (J) \end{array}

Como a energia se conserva, podemos calcular a amplitude da onda quando chega a profundidade de 10m:

\begin{array}{l} v = \sqrt{g h} = \sqrt{10 x 10} = 10 m / s \\ E = K . v . A^{2} \Rightarrow 1000 K = K . 10 . A^{2} \\ A^{2} = 100 \Rightarrow A = 10 m \end{array}

Portanto, a amplitude final da onda é 10m. Alternativa C.

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56) Cor da chama depende do elemento queimado

Por que a cor do fogo varia de um material para outro?

A cor depende basicamente do elemento químico em maior abundância no material que está sendo queimado. A mais comum, vista em incêndios e em simples velas, é a chama amarelada, resultado da combustão do sódio, que emite luz amarela quando aquecido a altas temperaturas. Quando, durante a combustão, são liberados átomos de cobre ou bário, como em incêndio de fiação elétrica, a cor da chama fica esverdeada.

(Superinteressante, março de 1996. Adaptado.)

A luz é uma onda eletromagnética. Dependendo da frequência dessa onda, ela terá uma coloração diferente. O valor do comprimento de onda da luz é relacionado com a sua frequência e com a energia que ela transporta: quanto mais energia, menor é o comprimento de onda e mais quente é a chama que emite a luz. Luz com coloração azulada tem menor comprimento de onda do que luz com coloração alaranjada.

(http://papofísico.tumblr.com. Adaptado.)

Baseando-se nas informações e analisando a imagem, é correto afirmar que, na região I (amarel

A), em relação à região II (azul),

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A alternativa correta é letra C

Sabendo que:

A velocidade de propagação da luz no meio é a mesma independente da cor (frequência)
A ordem crescente de energia, e de frequência, das cores pode ser lembrada como: infra-vermelho < ultra-violeta

Pela lei universal das ondas temos:

v = λ . f

Sendo:

v a velocidade de propagação da onda no meio

λ o comprimento da onda no meio

f a frequência de oscilação da onda

Ou seja, como a velocidade de propagação é a mesma para qualquer cor, quando uma determinada cor tem uma frequência maior possui um comprimento de onda menor. O inverso também é válido

Com essas informações podemos afirmar que as alternativas abaixo estão erradas

A-A velocidade é a mesma nas duas cores

B-A chama I emite mais energia

D-A chama I tem maior frequência

E-A chama I tem menor comprimento de onda

Portanto a alternativa correta é a letra C.

57)

vaga-lumes emitindo ondas eletromagnéticas visíveis

A) os mesmos comprimentos de onda, diferentes frequências e diferentes velocidades de propagação.
B) diferentes comprimentos de onda, diferentes frequências e diferentes velocidades de propagação.
C) diferentes comprimentos de onda, diferentes frequências e iguais velocidades de propagação.
D) os mesmos comprimentos de onda, as mesmas frequências e iguais velocidades de propagação.
E) diferentes comprimentos de onda, as mesmas frequências e diferentes velocidades de propagação.

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A alternativa correta é letra C

Tanto a luz verde, quanto a luz amarela e a luz vermelha se propagam no vácuo com a mesma velocidade c = 3,0 . 10⁸ m/s, pois são ondas eletromagnéticas. O que diferencia cada uma delas são suas diferentes frequências e diferentes comprimentos de onda. Resposta correta letra C.

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58) No experimento descrito a seguir, dois corpos, feitos de um mesmo material, de densidade uniforme, um cilíndrico e o outro com forma de paralelepípedo, são colocados dentro de uma caixa, como ilustra a figura abaixo (vista de cim

A).

Um feixe fino de raios X, com intensidade constante, produzido pelo gerador G, atravessa a caixa e atinge o detector D, colocado do outro lado. Gerador e detector estão acoplados e podem mover-se sobre um trilho. O conjunto Gerador-Detector é então lentamente deslocado ao longo da direção x, registrando-se a intensidade da radiação no detector, em função de x. A seguir, o conjunto Gerador-Detector é reposicionado, e as medidas são repetidas ao longo da direção y. As intensidades I detectadas ao longo das direções x e y são mais bem representadas por
Note e adote:
A absorção de raios X pelo material é, aproximadamente, proporcional à sua espessura, nas condições do experimento.

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A alternativa correta é letra D

Considerando o fato de que, ao passar em determinados objetos o feixe de raio-x reduz sua intensidade podemos afirmar inicialmente que as letras abaixo estão erradas:

B-Intensidade aumenta em X e Y, quando passa pelos objetos

C-Intensidade aumenta em X e Y, quando passa pelos objetos

E-Intensidade aumenta em X e Y quando passa pelo Cilíndro

Já em relação a suas funções temos que,

No eixo X ele detecta primeiro o Cilindro. Perde a detecção do cilíndro e detecta o Retangular. Perdendo a detecção depois de um tempo
No eixo Y o feixe detecta primeiro o retângulo, depois; sem perder a detecção do retângulo; detecta o cilindro. Depois perde a detecção do cilindro e após um período perde a detecção do Retângulo

Com isso temos que:

A-Os gráficos estão ao contrário do que deveriam estar

Resposta correta é a Letra D.

59) Numa aula prática de Física, um estudante observou 4 meios comprimentos de onda em uma corda vibrando em movimento estacionário. Se cada meio comprimento de onda era de 25 cm, o tamanho dessa corda, em metros, é igual a

A) 0,25
B) 0,5
C) 2,0
D) 1,0

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A alternativa correta é letra D

Como cada meio comprimento de onda possui 25 cm, e foram observados 4 meios comprimentos de onda, a corda terá o tamanho de :

25 x 4 = 100 cm= 1,0 m .

Alternativa D.

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60) Uma das cordas de um violoncelo é afinada em lá (ν=440Hz) quando não pressionada com o dedo, ou seja, quando estiver com seu comprimento máximo que é de 60cm, desde o cavalete até a pestana. Qual deve ser o comprimento da corda para produzir uma nota de frequência ν= 660Hz?

A) 10cm
B) 20cm
C) 30cm
D) 40cm
E) 50cm

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A alternativa correta é letra D

Para calcular a velocidade da onda na corda vamos usar a seguinte expressão:

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

O comprimento de onda é o valor máximo da corda (60 cm). 1 m = 100 cm => 1 cm = 0,01 m.
60 cm = 60*(0,01 m) = 0,6 m

v = (0,6 m)(440 Hz) = 264 m/s

Considerando a velocidade da onda igual em ambos os casos, temos:

λ = v/f = (264 m/s)/(660 Hz) = 0,4 m = 40 cm

Alternativa D)

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