Questões de Concurso sobre Ondulatória

Um pêndulo balístico está preso por uma haste desprezível e pode movimentar-se livremente sem perdas de energia devido ao atrito. Um projétil de arma de fogo é disparado contra o pêndulo, permanecendo ali alojado após o impacto. Considerando a massa do pêndulo M e do projétil m, e o impacto, capaz de elevar o centro de massa do pêndulo à uma altura h, podemos descrever a velocidade inicial do projétil (v_p) por:

Um pêndulo simples A tem comprimento L_A e massa m_A, e um outro pêndulo simples B tem comprimento L_B e massa m_B. Considerando que a frequência do pêndulo A é um terço da frequência do pêndulo B, assinale a alternativa correta.

Uma corda de comprimento L_C e massa m_C, fixada nas suas duas extremidades, é colocada a vibrar no seu segundo modo fundamental. O som emitido por essa corda faz com que um tubo sonoro de comprimento l, fechado em uma das suas extremidades, entre em ressonância no seu modo fundamental. Sendo v_S a velocidade do som, assinale a alternativa que contém a expressão da tensão submetida à corda.

Um anel de plástico tem raio de 10 cm e está carregado eletricamente com densidade de carga linear de $\lambda =\frac{50}{\pi }$$C/m$, conforme figura a seguir:

Adaptada de: HALLIDAY, D.; RESNICK, R.: WALKER, T., Fundamentos de Física. V.3, São Paulo: LTC,2009.

Utilizando-se 2 algarismos significativos para os cálculos, qual o valor do campo elétrico num ponto P situado sobre o eixo $\hat{z}$, distante 10 cm do centro do anel, conforme indicado na figura?

O pêndulo de torção é um exemplo de oscilador em que o elemento de restituição é o torque produzido pela torção de um fio e o elemento de inércia é um objeto físico preso em sua extremidade livre. Assim como em um pêndulo simples para pequenas oscilações angulares, seu período pode ser determinado em termos analíticos. Além das propriedades físicas usuais relevantes no caso de um pêndulo simples (massa m, comprimento L, gravidade local g), tais como momento de inércia I e constante de torção do fio k, a expressão correta para o período de oscilação de um pêndulo de torção é dada por:

Um interessante experimento para a medição da velocidade do som, de cerca de 340 m/s, pode ser realizado a partir das frequências de ressonância do som produzido com uma garrafa sendo soprada, que correspondem aos harmônicos (ondas estacionárias). Na extremidade fechada da garrafa teremos uma região de alta pressão (nó) e na extremidade aberta por onde o ar flui para produzir o som temos uma região de baixa pressão (ventre).

Em um aplicativo de celular que analise o espectro sonoro, o som produzido pela garrafa é decomposto nas frequências mais intensas permitindo a identificação dos harmônicos (ondas estacionárias) no interior da garrafa como picos no registro da intensidade sonora pelo celular. Particularmente, para os harmônicos mais altos verifica-se melhor adequação do modelo de ondas estacionárias em tubo reto semiaberto (o efeito do formato da garrafa fica menos relevante).

Considerando que em um experimento todos os harmônicos possíveis aparecem registrados no celular, o terceiro pico em intensidade produzido em garrafa de 20 cm deve ter frequência próxima de:

O eletrocardiograma é um exame cardíaco que mede a intensidade dos sinais elétricos advindos do coração. A imagem apresenta o resultado típico obtido em um paciente saudável e a intensidade do sinal (V_EC) em função do tempo.

De acordo com o eletrocardiograma apresentado, qual foi o número de batimentos cardíacos por minuto desse paciente durante o exame?

fonte: https://pages.mtu.edu/~suits/SpeedofSoundOther.html

A tabela mostra a velocidade $v$ do som, a 20 ^oC e 1 atm, em seis gases diferentes. Quando um tubo aberto em uma das extremidades é enchido com oxigênio, a frequência do primeiro harmônico do som produzido pelo tubo é 163 Hz. Quando o oxigênio é substituído por um dos cinco gases restantes, a frequência do quinto harmônico do som produzido pelo tubo é 2517,5 Hz. Isso significa que o gás escolhido para o segundo experimento foi o:

Como exemplos de sistemas oscilantes, podemos considerar oscilações transversais em uma corda, molas espirais oscilando longitudinalmente e ondas de pressão em tubos. Considere uma onda transversal senoidal gerada em uma extremidade de uma longa corda horizontal, deslocando-se 6 cm para cima e 6 cm para baixo periodicamente, duas vezes por segundo. Dado que a massa da corda é 80 gramas e seu comprimento é 2,00 metros, para uma velocidade de propagação de 22,36 m/s quais são a tensão que a corda está submetida e o número de onda, em unidades do SI, respectivamente?

Abaixo estará descrito um experimento de física, de acordo com os seus conhecimentos, avalie e marque a alternativa CORRETA sobre qual conceito está sendo avaliado.

Mariana segura uma das extremidades de uma mola e Pedro a outra extremidade, eles irão empurrar a mola para frente e para trás rapidamente:

Um pêndulo simples oscila em MHS, com um período de 4π segundos num local onde se pode considerar a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² e as forças dissipativas são desprezíveis. O comprimento L desse pêndulo é

É um tipo de força que atua a distância, sem a necessidade de um meio nem contato. Essa força tem atuação direta sobre os seres vivos. A análise das antenas de uma espécie de formiga migratória revelou que quantidades de certas partículas poderiam funcionar como sensores para detecção desse campo. Assinale a alternativa CORRETA relacionada a esse conceito:

Um prisma possui um ângulo agudo $\alpha$ e índice de refração variável de acordo com a expressão:

$n\left(\lambda \right)=A+\frac{B}{{\lambda }^2}$

em que A e B são constantes e $\lambda$ é o comprimento de onda.

Uma luz branca vinda do ar (n₀ = 1) incide sobre a face vertical do prisma e sofre dispersão cromática no seu interior, voltando para o ar ao sair do prisma. Tal luz, possui componentes espectrais no intervalo: ${\lambda }_1\le \lambda \le {\lambda }_2$.

Consideração:

• os ângulos θ₀ e $\alpha$ são tão pequenos que a aproximação $sen\left(x\right)\cong x$é válida, para $x=$ θ₀ ou $x=\alpha$.

Diante do exposto, a maior abertura angular Δθ entre as componentes espectrais é aproximadamente:

Uma onda é provocada por uma perturbação em um meio. Por exemplo, quando uma corda de um violão é tocada, é provocada uma perturbação que se propaga por toda a corda. Em alguns casos é possível ver a onda (em um lago de águas calmas, ao se jogar uma pedra na água); em outros casos é possível ouvir os efeitos de uma onda.

As ondas possuem diversas e importantes aplicações no dia a dia, podendo ser mecânicas ou eletromagnéticas. Tendo como base a teoria ondulatória e áreas afins, analise as afirmativas a seguir:

I. A principal diferença entre as ondas mecânicas e as eletromagnéticas é que, apesar de ambas transportarem energia, somente as mecânicas transportam matéria.

II. As ondas nas quais o movimento do meio é perpendicular à direção de propagação da onda são chamadas ondas transversais.

III. As ondas nas quais o movimento do meio ocorre paralelamente à direção de propagação da onda são chamadas ondas longitudinais.

IV. Ondas sonoras são exemplos de ondas transversais.

Assinale

Lá 440 é o nome que se dá coloquialmente ao som que produz uma vibração a 440 Hz e serve como padrão de referência para a afinação da altura musical.

Internet:<pt.wikipedia.org/wiki/Lá440>.

Uma musicista dá início à afinação de seu violino a partir da corda lá, de comprimento igual a 35 cm e fabricada com material cuja densidade linear é 0,78 g/m. Para ajustá-la adequadamente à afinação desejada, a musicista precisa aplicar na corda uma tensão mais próxima de

Com o auxílio de dois estiletes de ponta fina percutem-se rítmica e simultaneamente dois pontos A e B da superfície livre da água contida em um tanque. Provocam-se, assim, ondas de mesma frequência e de mesma amplitude, emitidas em fase a partir de A e B, que se propagam na superfície livre da água. J, M e K são pontos da superfície da água que pertencem a direção XX` paralela à direção AB e dela distante 120 cm.

O ponto M é equidistante de A e B. O ponto J fica em frente a A e, o ponto K, em frente a B, como ilustra a figura.

Os pontos J e K, que pertencem à direção XX', são os pontos da superfície da água mais próximos de M. Em cada um deles, é colocada uma bolinha de isopor, que permanecem em repouso apesar da passagem das ondas.

Sendo a distância AB = 50 cm, o comprimento das ondas que se propagam na superfície da água é

O chamado princípio de Huygens diz que cada ponto em uma frente de onda funciona como uma nova fonte, produzindo ondas que se propagam com as mesmas características das ondas originais. Esse princípio está presente na explicação do fenômeno de:

Infere-se do gráfico apresentado que o cone do tipo A é mais sensibilizado por cores azuis do espectro eletromagnético, ao passo que cones do tipo C são mais sensíveis à percepção de cores vermelhas.

Reduzindo-se a força de tensão T na corda vibrante à metade, a frequência da onda na corda também será reduzida à metade.

Muitos instrumentos musicais, como o piano, geram sons a partir da excitação de cordas com extremidades fixas. Ao pressionar uma tecla do piano, um dispositivo mecânico percute uma corda tensionada, produzindo uma onda sonora. O som produzido pelo piano em um determinado instante de tempo é captado e a sua decomposição espectral é fornecida no gráfico a seguir, à respeito do qual são feitas três sentenças.

I. Para gerar um espectro sonoro dessa natureza é necessário acionar 5 teclas do piano.

II. A velocidade de propagação de cada nota no ar é proporcional à sua frequência característica.

II. A frequência fundamental da corda, sujeita a uma tensão T, é inversamente proporcional à sua densidade linear de massa.

Assinale a alternativa correta.

Frequência (Hz)