Questões de Concurso sobre Ondas e Propriedades Ondulatórias

Duas estrelas esféricas I e II emitem radiação com espectros de corpo negro. O raio da estrela I é 400 vezes maior que o raio da estrela II e a estrela I emite 10⁴ vezes a potência emitida por II. Analisando-se os espectros das radiações emitidas pelas estrelas I e II, respectivamente, verifica-se que a razão entre os comprimentos de onda nos quais as intensidades das radiações são máximas é igual a

Analise a figura abaixo.

Considere duas ondas planas, uma de luz visível e outra de som audível, oscilando com comprimento de onda iguais a λ_L =10^-4 cm e λ_S= 1,7 cm, respectivamente. No mesmo instante, ambas incidem perpendicularmente sobre um mesmo lado do anteparo plano, opaco e bom absorvente acústico mostrado na figura acima. Atravessando o orifício circular de diâmetro d pode-se afirmar que, na região do outro lado do anteparo:

Analise a figura abaixo.

A figura acima mostra um tubo de 1,0 m de comprimento, aberto nas extremidades e em repouso. Considere que o terceiro harmônico é produzido no tubo e parte do som que escapa é captado no detector D, que se afasta em linha reta. Qual é a razão, v_D/v_S, entre a velocidade do detector, v_D, e a velocidade do som, V_S, para que a frequência do som captado seja igual à frequência fundamental do tubo?

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:

No estudo de ondulatória, um dos fenômenos mais abordados é a reflexão de um pulso numa corda. Quando um pulso transversal propagando-se em uma corda devidamente tensionada encontra uma extremidade fixa, o pulso retorna à mesma corda, em sentido contrário e com

Como mostra a figura acima, um microfone M está pendurado no teto, preso a uma mola ideal, verticalmente acima de um alto-falante A, que produz uma onda sonora cuja frequência é constante. O sistema está incialmente em equilíbrio. Se o microfone for deslocado para baixo de uma distancia d e depois liberado, a frequência captada pelo microfone ao passar pela segunda vez pelo ponto de equilíbrio será:

Dados:

• frequência da onda sonora produzida pelo alto-falante: f

• constante elástica da mola: k

• massa do microfone: m; e

• velocidade do som: v_s

Quando uma fonte emite um som e existe um movimento relativo entre a fonte e o receptor do som, a frequência do som percebido pelo receptor é diferente da frequência emitida pela fonte, sendo este fenômeno chamado de Efeito Doppler. Considerando este efeito podemos afirmar que:

Um tubo sonoro aberto nas duas extremidades, emite uma frequência de 680Hz para o sexto harmônico. Sabendo que a velocidade do som emitido vale 340m/s, qual é o comprimento do tubo?

Um garoto amarra uma das extremidades de uma corda em uma coluna fixada ao chão e resolve brincar com ela executando um movimento vertical de sobe e desce na extremidade livre da corda, em intervalos de tempos iguais, produzindo uma onda de pulsos periódicos, conforme mostrado na figura. Sabendo que a frequência da onda formada na corda é de 5,0 Hz, determine a velocidade dessa onda, em m/s.

Um pêndulo simples de massa m e haste rígida de comprimento h é articulado em torno de um ponto e solto de uma posição vertical, conforme a Figura 1. Devido à gravidade, o pêndulo gira atingindo uma membrana ligada a um tubo aberto em uma das extremidades, de comprimento L e área da seção transversal S (Figura 2). Após a colisão de reduzida duração, Δt, o pêndulo recua atingindo um ângulo máximo θ (Figura 3). Sejam ρ a densidade de equilíbrio do ar e c a velocidade do som. Supondo que energia tenha sido transferida somente para a harmônica fundamental da onda sonora plana no tubo, assinale a opção com a amplitude da oscilação das partículas do ar.

Com a tecnologia dos dispositivos eletrônicos móveis o desenvolvimento de experimentos caseiros de baixo custo com razoável precisão se mostra como um interessante paradigma de ensino. Abaixo um experimento simples com um tablet dentro de uma sacola (disposto paralelamente ao chão para reduzir os efeitos de corpo extenso), configurando um pêndulo simples. A distância do dispositivo ao ponto de fixação é de cerca de 40cm. Os dados de leitura do acelerômetro do dispositivo foi realizado por meio de um aplicativo. A janela de dados de pouco mais de 8s considerada faz com que os efeitos de dissipação por atrito sejam menos significativa. Com o ajuste por mínimos quadrados se obteve a função a=0,85sen(4,9t).

Figura: dados do acelerômetro colhidos para um pêndulo construído com um Ipad (disposto horizontalmente) em uma sacola e o software PASCO oscilando em uma sacola com comprimento de 40cm. Os dados foram coletados em uma amostragem de 200Hz.

Considerando o modelo de pêndulo simples ideal esse experimento permite calcular o valor para a aceleração da gravidade como sendo aproximadamente:

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:

Analise as afirmativas a seguir:

I. A difração não ocorre separadamente para cada comprimento de onda presente na luz que passa pela fenda.

II. Quando uma onda encontra um obstáculo ou abertura de dimensões comparáveis ao comprimento de onda, ela se espalha e sofre interferência.

III. De acordo com o critério de Rayleigh, dois objetos estão no limite de resolução quando o máximo central de difração de um coincide com o primeiro mínimo do outro.

Está correto o que se afirma em:

Em uma apresentação musical, uma criança viu três instrumentos semelhantes em formato, porém de tamanhos diferentes: o violoncelo, a viola e o violino. Detectou que o violino tinha o som mais agudo e que o violoncelo tinha o som mais grave. Segundo o texto acima, a qualidade sonora detectada pela criança foi:

Em queixa à polícia, um músico depõe ter sido quase atropelado por um carro, tendo distinguido o som em Mi da buzina na aproximação do carro e em Ré, no seu afastamento. Então, com base no fato de ser de 10/9 a relação das frequências ν_Mi/ν_Ré, a perícia técnica conclui que a velocidade do carro, em km/h, deve ter sido aproximadamente de

Fornos de Microondas operam com radiação na frequência de 2450MHz (megahertz, M =106) que consegue excitar eficientemente o espectro rotovibracional da água. Além disso eles são construídos de maneira que se estabeleça em seu interior ondas estacionárias, assim um material como chocolate colocado no interior do forno ao ser retirado exibe o padrão de furos como se vê na imagem abaixo. Os furos indicam os locais onde o valor do campo elétrico da radiação é mais intenso (ventres consecutivos).

Figura: Furos no chocolate produzidos pelas ondas eletromagnéticas estacionárias (ventres) no interior do forno microondas. Fonte: Thomas Jefferson National Accelerator Facility/Jefferson Lab, www.jlab.org, https://www.youtube.com/watch?v=7WXW2bBWBEg

A partir da distância entre os furos observado na imagem acima podemos obter uma medida para a velocidade da luz. O erro entre valor para a velocidade da luz obtido no experimento retratado na figura com respeito ao valor padrão de 3 x 10⁸ m/s é aproximadamente:

A epilação a laser (popularmente conhecida como depilação a laser) consiste na aplicação de uma fonte de luz para aquecer e causar uma lesão localizada e controlada nos folículos capilares. Para evitar que outros tecidos sejam danificados, selecionam-se comprimentos de onda que são absorvidos pela melanina presente nos pelos, mas que não afetam a oxi-hemoglobina do sangue e a água dos tecidos da região em que o tratamento será aplicado. A figura mostra como é a absorção de diferentes comprimentos de onda pela melanina, oxi-hemoglobina e água.

MACEDO, F. S.; MONTEIRO, E. O. Epilação com laser e luz intensa pulsada. Revista Brasileira de Medicina. Disponível em: www.moreirajr.com.br. Acesso em: 4 set. 2015 (adaptado).

Qual é o comprimento de onda, em nm, ideal para a epilação a laser?

Uma fonte sonora $A$, em repouso, emite um sinal sonoro de frequência constante $f_A=100Hz$. Um sensor $S$ desloca-se com velocidade constante $V_S=80m/s$, 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 $L_1$, $L_2$ e $L_3$, 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 $320m/s$, 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 $320m/s$. Considere também que a fonte $A$ e o ar estejam em repouso em relação à Terra. Nessas condições, é correto afirmar que os comprimentos $L_1$, $L_2$ e $L_3$, respectivamente, em metros, são