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(FUVEST – 2019 – 2 fase – Questão 6) Em uma cuba de ondas contendo água, uma haste vibra com frequência 5 Hz, paralelamente à superfície da água e à lateral esquerda da cuba. A haste produz ondas planas que se propagam para a direita, como ilustra a figura

a) Determine, a partir da figura, o comprimento de onda lambda da onda plana.

Na cuba, em x = 0, há um anteparo rígido, paralelo às frentes da onda plana, com duas pequenas fendas cujos centros estão em y = ± b/2. O lado direito da figura mostra o resultado da interferência das duas ondas que se propagam a partir das fendas.

Determine

b) a coordenada y1 , para y > 0, do primeiro mínimo de interferência na parede do lado direito da cuba. Calcule o valor da distância b, entre os centros das fendas, considerando que a posição do primeiro mínimo pode ser aproximada por y_1 = frac{Dlambda }{2b}, em que D é a distância entre as fendas e o lado direito da cuba;

c) a frequência f de vibração da haste para que o primeiro mínimo de interferência, na parede do lado direito da cuba, esteja na coordenada y = 15 cm, considerando que a velocidade da onda não depende da frequência.

Resposta:

a) Pela figura, a distância entre duas cristas é de lambda = 2  cm

b) Ondas em fase,interferência destrutiva:

left{begin{matrix} Delta x = frac{nlambda }{2}, com  n  impar \ Delta x = frac{by}{D} rightarrow y = frac{nDlambda }{2b} end{matrix}right.

1º mínimo: n = 1, por isso y_1 = frac{Dlambda }{2b}

Pelo desenho: y_1 = 7  cm

Substituindo na equação 7 = frac{30 cdot 2}{2b}

b = frac{30}{7} cm  ou  b approx 4,29 cm

 

c) y_1 = frac{Dlambda }{2b}

15 = frac{30lambda }{2 cdot frac{30}{7}}

15 = frac{30lambda }{frac{60}{7}}

15 = 30lambda cdot frac{7}{60}

15 = lambda cdot frac{7}{2}

lambda = frac{30}{7} approx 4,29 cm

\ v_1 = v_2 \ lambda _1f_1 = lambda _2f_2 \ 2 cdot 5 = frac{30}{7} cdot f_2

f_2 = frac{7}{3} Hz

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