Questões de Concurso sobre Ondulatória

A equação de uma onda periódica harmônica se propagando em um meio unidimensional é dada, em unidades do SI, por y(x,t) = π² cos(80πt - 2πx).

Nessas condições, são feitas as seguintes afirmativas sobre essa onda:

I) O comprimento de onda é 2 m.

II) A velocidade de propagação é 40 m/s.

III) A frequência é 50 Hz.

IV) O período de oscilação é 2,5∙10^-2 s.

V) A amplitude de onda é de π m e a onda se propaga para a direita.

São corretas apenas as afirmativas

Um perito da especialidade engenharia eletrônica está usando um osciloscópio em uma investigação que envolve um experimento e precisou realizar algumas medições. Nesse contexto, a figura a seguir ilustra a tela do osciloscópio utilizado:

Para produzir a forma de onda mostrada, a varredura foi ajustada de modo que o feixe gaste 0,2 ms para ir de A para B. Nessas condições, a frequência de onda é igual ao seguinte valor:

Em 1923, Arthur Compton realizou um experimento que constava de provocar o espalhamento de raios X, em um alvo de carbono, e verificar o ângulo de espalhamento do raio X, bem como seu comprimento de onda (λ'), sendo que seus resultados estão apresentados na figura abaixo.

Fonte: (Halliday,D.; Resnick, R.; Walker, J. Fundamentos de Física, V.4.).

A partir da observação dos raios espalhados, foi possível se estabelecer algumas conclusões:

I. Foi detectado um comprimento de onda (λ') de aproximadamente 71 pm do raio X espalhado, praticamente o mesmo do raio X incidente, que se associou ao espalhamento do raio X por elétrons fortemente ligados aos núcleos de carbono do alvo. Portanto, é necessário considerar a massa do átomo de carbono no comprimento de onda de Compton, o que produz um deslocamento de λ praticamente imperceptível.

II. Podem-se analisar os dados considerando que o feixe de raio X é uma onda eletromagnética e, portanto, deveria produzir oscilações nos elétrons do carbono com a mesma frequência da onda incidente. Dessa forma, as medidas apresentaram dois comprimentos distintos dos raios X espalhados em função da diferença de energia de ligação entre os elétrons em distintas camadas 1s², 2s² e 2p².

III. O fato de ser detectado raio X espalhado com comprimentos de onda menores do que o raio X incidente implica um espalhamento dos fótons do raio X com menor energia, pois os elétrons (considerados inicialmente estacionários no modelo) entram em movimento, o que significa que parte da energia do fóton foi transferida para os elétrons.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

O fato de a luz ser uma onda transversal lhe proporciona a propriedade de

O gráfico a seguir representa a posição em função do tempo de um ponto material em movimento harmônico simples (MHS).

Em relação a esse movimento, assinale a alternativa correta.

Uma partícula P, de massa igual a 2 kg, executa um movimento circular uniforme (MCU) e a projeção (P`) dessa partícula no diâmetro horizontal descreve exatamente um movimento harmônico simples (MHS), conforme a figura a seguir. Nesse MHS a posição da projeção P`, em função do tempo, é dada pela expressão x = 10 cos (20t), para x expresso em metros e t em segundos. A partir dessas informações, determine a intensidade, em newtons, da força centrípeta aplicada à partícula P para manter o movimento circular uniforme.

Suponha-se que uma luz com comprimento de onda $\lambda$ =800 nm incida sobre uma fenda estreita e longa. Nesse caso, é correto afirmar que o ângulo $\theta$ do primeiro mínimo da fenda, se a largura da fenda for igual a 0,5 mm, é $\theta =se{n}^{-1}(16\cdot 10^{-4})$.

Durante a aula com o tema “ondas mecânicas e eletromagnéticas”, um professor de Ciências colocou um aparelho de rádio portátil no interior de uma caixa de papelão, sintonizou-o em uma rádio e fechou completamente a caixa. Ao ouvir o som da canção que começou a tocar, os alunos perceberam que o som estava abafado e então questionaram ao professor o porquê de ter ocorrido o abafamento. Assinale a alternativa que representa corretamente a explicação que o professor poderia dar aos alunos:

Instrumentos de sopro e com tubos de ar produzem tons musicais gerando ondas longitudinais estacionárias. Considere um tubo de órgão fechado cuja frequência fundamental é igual a 155 Hz. Considerando a velocidade do som igual a 344 m/s, qual é o comprimento desse tubo fechado?

Durante a pandemia da COVID-19, passou-se a usar na entrada dos lugares públicos um termômetro digital óptico para verificar se a pessoa que vai entrar no local não está no estado febril. Esse termômetro não necessita estar em contato com a pele da pessoa examinada, pois o mesmo mede a radiação térmica do corpo da pessoa.

É costume apontar para a testa de quem será examinado, pois normalmente é uma área que está descoberta. Porém, vários vídeos circularam nas redes sociais dizendo que essa prática era perigosa, pois os raios “emitidos” pelo termômetro, segundo os vídeos, poderiam prejudicar os neurônios das pessoas examinadas. Isso não tem nenhum fundamento, pois o termômetro não emite, mas sim, mede a irradiação eletromagnética emitida pela pessoa, através de um sensor ajustado para a faixa de frequência, cujo valor é proporcional à temperatura.

No espectro das ondas eletromagnéticas essa faixa de funcionamento do sensor do termômetro é chamada de

Um bloco de massa $m$, preso a uma mola ideal, desliza sem atrito entre os pontos $+A$ e $-A$ de um plano horizontal $x$, caracterizando um sistema massa-mola que executa um Movimento Harmônico Simples. Durante o seu movimento de vai e vem, um gráfico representando a Energia Cinética (E_C), a Energia Potencial (E_P) e a Energia Mecânica (E_m) do bloco, em função do seu deslocamento, é apresentado na figura a seguir:

A partir das informações apresentadas, afirma-se que, no ponto $+A$ da trajetória, o bloco apresenta

Um oscilador simples de massa m é amortecido pela ação de uma força amortecedora F_a que é função linear da velocidade v do oscilador, tal que F_a = -bv, sendo b uma constante positiva. Sendo o parâmetro de amortecimento $\beta$ = b/2m, qual deve ser a relação entre esse parâmetro de amortecimento $\beta$ com a frequência natural de oscilação do sistema na ausência do amortecimento ${\omega }_0$, para que o movimento do oscilador seja do tipo subamortecido?

O gráfico representa um movimento ondulatório periódico, onde o eixo horizontal denota o tempo em segundos e o vertical a variação do módulo da amplitude.

Assinale a equação que representa corretamente o gráfico.

A luz é uma onda eletromagnética composta por um campo elétrico e um campo magnético.

Se a força de tensão T sobre a corda vibrante sofrer uma variação dT muito pequena, a variação relativa de frequência df/f será a metade da variação relativa da força de tensão dT/T.

Para que uma onda sofra difração, o tamanho do obstáculo que ela atravessa deve ser superior ao seu comprimento de onda.

Em um parque construiu-se uma piscina de ondas. Na extremidade dessa piscina, uma grande barra se move tocando a água com uma frequência que pode ser ajustada pelo operador. Em um dado instante, a barra toca a água uma vez a cada 5 segundos, criando ondas cuja distância entre duas cristas consecutivas é de 50 cm.

Se a frequência for duplicada, as novas ondas terão comprimento de onda e velocidade de propagação na piscina, respectivamente, de:

Em um experimento realizado em um laboratório de física experimental para a determinação da função trabalho de certo metal, ilumina-se a superfície metálica com luz monocromática de diversos comprimentos de onda. Ao incidirmos fótons de comprimento λ, os elétrons ejetados tem energia cinética máxima de 1,8 eV. Quando a superfície é iluminada com luz de comprimento 25% menor que o original, os fotoelétrons têm energia cinética máxima de 2,8 eV. Adotando hc = 1240 nm eV se necessário, a função de trabalho W do metal e o comprimento de onda original λ são, respectivamente:

Conforme ilustrado na figura, uma fonte localizada na extremidade de um anteparo, que é reflexivo e tem a forma de uma semi-circunferência, emite raios luminosos de comprimento de onda constante, em fase, em todas as direções.

Observações:

• para cada ponto da semi-circunferência, considere apenas o efeito da interferência de uma única reflexão, como exemplificado na figura; e

• considere que, na reflexão, o raio luminoso sofra uma inversão de fase.

Sabendo que a razão entre o raio da semi-circunferência e o comprimento de onda é 30, o número N de máximos locais de interferência que serão observados no anteparo é tal que:

Uma corda homogênea está inicialmente em repouso na horizontal e tem sua extremidade esquerda presa em uma parede. Em dado instante, sua extremidade direita é posta para oscilar verticalmente e, dois segundos após o início das oscilações, o perfil da corda é o mostrado na figura.

A velocidade de propagação das ondas nessa corda é de