Questões de Concurso sobre Ondulatória

Um pêndulo simples de comprimento 𝐿 = 10 𝑚 oscila com um ângulo máximo de oito graus (0,14 rad). Considere a aceleração da gravidade 𝑔 = 10 $\frac{m}{s^2}$. A equação diferencial que descreve o movimento do pêndulo para pequenos ângulos é dada por $\frac{d^2\theta }{d{t}^2}$ + 𝜔²𝜃 = 0, sendo 𝜔 a frequência angular do pêndulo e 𝜃 o ângulo de deslocamento em função do tempo 𝑡. Considerando as condições iniciais 𝜃(0) = 𝜃₀; $\frac{d\theta }{d{t}^2}$ (0) = 0 a solução geral da equação diferencial para o pêndulo esse pêndulo é

A figura a seguir representa uma onda senoidal P, de amplitude Ao, propagando-se no meio 1, no sentido +x, incidindo na interface com o meio 2. A interface está na posição x = 0.

As densidades e as velocidades de propagação são ρ e V. As setas brancas representam a direção de propagação e as setas pretas representam o deslocamento das partículas.

Analise as afirmativas a seguir, e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

( ) As vibrações das ondas sísmicas são grandezas vetoriais. O deslocamento de qualquer partícula, em função de x e do tempo, será positivo se a partícula tiver se deslocado para cima (sentido positivo do eixo x), e negativo se o deslocamento tiver sido para baixo.

( ) O sinal das amplitudes máximas A_o, A₁ e A₂, no entanto, dependem de uma convenção. Há duas convenções comuns para o sinal da amplitude de uma onda P: a amplitude é positiva se o deslocamento for no mesmo sentido do eixo x do sistema de coordenadas de referência. Nessa convenção, os deslocamentos na figura seriam A_o e A₂ > 0, e A1 < 0, e a amplitude da onda P é positiva se o deslocamento for no mesmo sentido da propagação da onda. Neste caso, A_o, A₂, e A₁ > 0.

( ) Podemos definir coeficientes de reflexão e de transmissão em termos de amplitude dos deslocamentos ou em termos de fluxo de energia. O coeficiente de reflexão R é igual ao fluxo incidente/fluxo refletido e o coeficiente de transmissão T é igual ao fluxo incidente/fluxo refletido. Podemos afirmar que R e T dependem de qual meio (1 ou 2) vem a onda incidente.

As afirmativas são, respectivamente,

Analise as seguintes características da Luz:

I. A luz é uma onda eletromagnética.

II. A luz não pode se propagar em meios matérias.

III. A luz é uma onda transversal.

As alternativas CORRETAS são:

Uma onda se propaga em um meio com comprimento de onda λ = 0,5 m e frequência f = 4 Hz. Considerando os conceitos de ondulatória, é correto afirmar que a velocidade de propagação dessa onda será de:

Durante um conflito internacional, a cidade de Taipei, em Taiwan, está sob ataque da China. Uma sirene de alerta nuclear soa continuamente no centro da cidade a uma frequência de 700 Hz para avisar os habitantes do iminente perigo. Um motoqueiro que está fazendo entregas, ao ouvir a sirene, decide fugir rapidamente na direção oposta à fonte do som para se proteger em algum abrigo. Sabendo que a velocidade do som no ar é de, aproximadamente, 340 m/s, assinale a alternativa correta para a velocidade de fuga do motoqueiro se ele ouve a sirene com uma frequência percebida de 650 Hz. Neste caso, deve-se assumir que a velocidade da moto é mantida constante ao afastar-se da fonte fixa:

Analise a figura abaixo.

Dois blocos 1 e 2 estão inicialmente em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito. O bloco 1, de massa m₁, está preso a uma mola ideal (de massa desprezível e constante elástica k), e é mantido na posição em que a mola encontra-se deformada em Δx₁ = A. Na figura, essa deformação está indicada tomando como referência a posição do centro de massa do bloco 1 em relação ao ponto de equilibrio do sistema massa-mola (x_o = 0). O bloco 2, de massa m₂, está à esquerda do bloco 1. Ao ser liberado, o bloco 1 colide com o bloco 2 (colisão frontal), em um instante tal que a deformação da mola é Δx₂ =A/2, que na figura está novamente indicada tomando como referência a posição do centro de massa do bloco 1. Imediatamente após o choque, ambos os blocos possuem a mesma velocidade para a esquerda, porém não ficam grudados um no outro: o bloco 1, por estar preso à mola, realizará um MHS de amplitude A'. Assinale a opção que apresenta a razão A'/A.

Dados: m₁ = 1,0kg; e m₂ = 2,0kg.

Um feixe de luz monocromática incide em uma rede de difração com 500 linhas por milímetro. Se o ângulo do primeiro máximo de difração é de 30°, qual é o comprimento de onda aproximado da luz em nanômetros?

Uma onda eletromagnética plana se propaga no vácuo com frequência de 5 x 10¹⁴ Hz. Qual é o seu comprimento de onda em nanômetros?

Numa sala de aula do IFTO do campus de Araguaína um professor faz um experimento ondulatório, balançando para cima e para baixo uma das pontas de uma corda esticada na horizontal com a outra extremidade presa a uma parede, produzindo assim uma sequência de ondas periódicas que recebe o nome de “trem de ondas”. Essas ondas se propagam com certa velocidade constante “v”, ao que se possa imaginar. Tomando como a velocidade estabelecida v = 72 km/h e a distância entre cada vale e cada crista próxima x = 86 cm. Estabelecendo o período, dado em T e expresso em segundos, de oscilações de um ponto da corda por onde passa o “trem de ondas”, chega-se ao valor:

Duas ondas periódicas harmônicas dadas pelas equações de onda y₁ e y₂, em unidades do sistema internacional, apresentadas abaixo, propagam-se em uma corda homogênea de comprimento L = 1 m.

y₁ (x,t) = − (0,10) cos[2πx+1600πt]

y₂ (x,t) = + (0,10) cos[2πx-1600πt]

A corda possui duas extremidades fixas em paredes rígidas nos pontos A e B de acordo com o diagrama abaixo.

A superposição dessas ondas estabelece o fenômeno de interferência conhecido como ondas estacionárias.

Considere que a velocidade de propagação das ondas na corda seja constante e que não ocorra nenhum tipo de dissipação energética no sistema.

Nessas condições, a equação da onda estacionária resultante na corda, y_R (x,t), e a representação do respectivo harmônico estabelecido são melhor apresentadas na opção

A figura mostra uma corda na qual se propagam ondas transversais harmônicas, para a direita, com velocidade de propagação $\overrightarrow{v}$ de módulo igual a 12 cm/s.

Tenha em conta, como mostra a figura, que a distância entre duas cristas consecutivas é de 6 cm. Nesse caso, para ir da crista à depressão, um ponto qualquer da corda gasta

Durante uma prova de ciclismo uma ambulância ficou parada na pista e manteve a sirene ligada emitindo um som de frequência igual a 1700 Hz. Um ciclista A, que se aproxima da ambulância, percebe uma frequência aparente do som igual a 1750 Hz e o ciclista B, que se afasta da ambulância, percebe uma freqüência aparente do som igual a 1650 Hz. Admitindo que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, assinale a alternativa correta.

A equação de Schrödinger é uma ferramenta fundamental na descrição do comportamento de partículas quânticas, como o elétron, em sistemas físicos, como um fio de cobre. Nesse contexto, podemos usar essa equação para modelar o comportamento de um elétron em um fio de cobre como uma partícula confinada em um poço finito. No caso em questão, temos uma partícula confinada em uma caixa unidimensional de comprimento 𝐿 = 2 𝑚, descrita por uma função de onda 𝜓(𝑥) = 𝐴𝑠𝑖𝑛 $\left(\frac{n\pi x}{L}\right)$, onde 𝐴 é a amplitude da onda e 𝑛 é um número inteiro positivo que representa o estado de energia da partícula. Considerando que 𝑛 = 3, qual é o valor aproximado da posição x onde a probabilidade de encontrar a partícula é máxima?

Era 2 h da madrugada quando a sirene do prédio tocou e acordou a todos. Considerando o comprimento da onda sonora de 0,46 metro (m) e a velocidade do som no ar de 340 m.s^-1. A frequência da onda sonora emitida pela sirene será, aproximadamente, de

O gráfico a seguir registra a componente horizontal s_x do movimento de oscilação de um pêndulo gigante s_x:

Com base nesses dados, é correto afirmar que

Um pêndulo de 3,0 kg de massa e comprimento $\ell$ = 6,0 m é abandonado do repouso na posição A, numa região em que g = 10 m/s² conforme a figura a seguir.

Desprezando-se a resistência do ar, a intensidade da força de tração no fio, em Newtons, ao passar pela posição B, é:

O som produzido pelas sirenes dispostas nas ambulâncias é geralmente mais agudo (de maior frequência) que o som das sirenes das viaturas de polícia. Essa alteração é importante e pode ser um grande diferencial no salvamento de vítimas. Considere que a onda sonora de uma sirene tenha comprimento de onda igual a 20 cm. Nesse caso, sabendo-se que a velocidade do som no ar é de, aproximadamente, 340 m/s, é correto afirmar que a frequência dessa onda é igual a

As ondas eletromagnéticas são classificadas como ondas transversais.

A velocidade de uma onda eletromagnética independe da frequência e do meio em que ela se propaga.

A energia presente no processo de expansão de um gás é dada pelo trabalho na sua definição termodinâmica W = p·ΔV.

Um caminho que aproxima a estimativa de Fermi para a energia liberada na explosão da primeira bomba nuclear, teste Trinity de 1945, durante a passagem da onda de choque por ele que acompanhava o teste, consiste em se notar que os papeizinhos que foram arrastados pela onda de choque servem como estimativa da espessura de 2,5m da casca esférica de ar comprimido que compõe a onda de choque com volume ΔV. O centro da onda está no local onde explodiu a bomba a 10 milhas (16 km) de Fermi.

A pressão de uma onda de compressão pode ser modelada por:

p = w·v_som·dar·Δs_papel ≅ 1100 N/m²

Onde foram substituídos os valores w = 1s-¹ (ondas de choque), d_ar = 1,3 kg/m³, v_som= 340 m/s. e Δs_papel = 2,5m, vindo do deslocamento dos papeizinhos arrastados pela passagem da onda de choque.

Considere 𝛑 = 3. Assinale a alternativa que indica a ordem de grandeza da estimativa em joules da energia carregada pela onda de choque utilizando esse raciocínio.