Exercícios sobre ondas
(Enem) Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle.
A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de
A) terem fases opostas.
B) serem ambas audíveis.
C) terem intensidades inversas.
D) serem de mesma amplitude.
E) terem frequências próximas.
Alternativa E.
O procedimento é utilizado porque as ondas de rádio ou de celular podem apresentar características similares, principalmente as suas frequências de oscilação.
(Unesp) Radares são emissores e receptores de ondas de rádio e têm aplicações, por exemplo, na determinação de velocidades de veículos nas ruas e rodovias. Já os sonares são emissores e receptores de ondas sonoras, sendo utilizados no meio aquático para determinação da profundidade dos oceanos, localização de cardumes, entre outras aplicações.
Comparando as ondas emitidas pelos radares e pelos sonares, temos que:
A) as ondas emitidas pelos radares são mecânicas e as ondas emitidas pelos sonares são eletromagnéticas.
B) ambas as ondas exigem um meio material para se propagarem e, quanto mais denso for esse meio, menores serão suas velocidades de propagação.
C) as ondas de rádio têm oscilações longitudinais e as ondas sonoras têm oscilações transversais.
D) as frequências de oscilação de ambas as ondas não dependem do meio em que se propagam.
E) a velocidade de propagação das ondas dos radares pela atmosfera é menor do que a velocidade de propagação das ondas dos sonares pela água.
Alternativa D.
As frequências de oscilação de ambas as ondas não dependem do meio em que se propagam.
(IFG) As ondas são formas de transferência de energia de uma região para outra. Existem ondas mecânicas — que precisam de meios materiais para se propagarem — e ondas eletromagnéticas — que podem se propagar tanto no vácuo como em alguns meios materiais. Sobre ondas, podemos afirmar corretamente que
A) a energia transferida por uma onda eletromagnética é diretamente proporcional à frequência dessa onda.
B) o som é uma espécie de onda eletromagnética e, por isso, pode ser transmitido de uma antena à outra, como ocorre nas transmissões de TV e rádio.
C) a luz visível é uma onda mecânica que somente se propaga de forma transversal.
D) existem ondas eletromagnéticas que são visíveis aos olhos humanos, como o ultravioleta, o infravermelho e as micro-ondas.
E) o infrassom é uma onda eletromagnética com frequência abaixo da audível.
Alternativa A.
De acordo com a fórmula da energia de uma onda eletromagnética, descrita abaixo,
\(E=h\cdot f\)
podemos identificar que a energia transferida por uma onda eletromagnética é proporcional à frequência de oscilação da onda.
(Fuvest) Uma fonte emite ondas sonoras de 200 Hz. A uma distância de 3400 m da fonte, está instalado um aparelho que registra a chegada das ondas através do ar e as remete de volta através de um fio metálico retilíneo. O comprimento dessas ondas no fio é 17 m. Qual o tempo de ida e volta das ondas?
Dado: velocidade do som no ar igual a 340 m/s.
A) 11 s
B) 17 s
C) 22 s
D) 34 s
E) 200 s
Alternativa A.
Primeiramente, calcularemos o tempo de ida, através da fórmula da velocidade:
\(v=\frac{d}{t_i }\)
\(340=\frac{3400}{t_i }\)
\(t_i=\frac{3400}{340}\)
\(t_i=10\ s\)
Depois, calcularemos a velocidade do fio através da fórmula que a relaciona à velocidade e ao comprimento de onda:
\(v=λ\cdot f\)
\(v=17\cdot 200\)
\(v=3400\ m/s\)
E calcularemos o tempo de volta, através da fórmula da velocidade:
\(v=\frac{d}{t_v }\)
\(3400=\frac{3400}t\)
\(t_v=\frac{3400}{3400}\)
\(t_v=1\ s\)
Então, o tempo total é a soma do tempo de ida com o tempo de volta:
\(t_t=t_i+t_v \)
\(t_t=10+1\)
\(t_t=11\ s\)
Qual a frequência de oscilação aproximada de uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo com comprimento de onda de 900 nm? Conside a velocidade da onda igual a \(3\cdot 10^8\ m/s\).
A) \(5\cdot 10^{14}\ Hz\)
B) \(4\cdot 10^{14}\ Hz\)
C) \(3\cdot 10^{14}\ Hz\)
D) \(2\cdot 10^{14}\ Hz\)
E) \(1\cdot 10^{14}\ Hz\)
Alternativa C.
Primeiramente, converteremos o comprimento de onda de nanômetros para metros:
\(900\ nm=900\cdot 10^{-9}\ m\)
Calcularemos a frequência através da fórmula que a relaciona à velocidade e ao comprimennto de onda:
\(v=λ\cdot f\)
\(3\cdot 10^8=900\cdot 10^{-9}\cdot f\)
\(f=\frac{3\cdot 10^8}{900\cdot 10^{-9}}\)
\(f≅0,003\cdot 10^{8+9}\)
\(f≅3\cdot 10^{-3}\cdot 10^{8+9}\)
\(f≅3\cdot 10^{8+9-3}\)
\(f≅3\cdot 10^{14}\ Hz\)
Entre as alternativas abaixo, identifique quais são ondas que podemos observar em nosso cotidiano:
I. Ondas periódicas.
II. Ondas estacionárias.
III. Ondas de matéria.
IV. Ondas eletromagnéticas.
V. Ondas mecânicas.
Qual alternativa está correta?
A) I e II.
B) III e IV.
C) I e V.
D) II e III.
E) Todas estão corretas.
Alternativa E.
Todas as opções se tratam de ondas observáveis no cotidiano.
Considere que a frequência de oscilação de uma micro-onda é de \(1\cdot 10^{11}\ Hz\) e calcule o seu período de oscilação.
A) \(1\cdot 10^{-7}\ s\)
B) \(1\cdot 10^{-8}\ s\)
C) \(1\cdot 10^{-9}\ s\)
D) \(1\cdot 10^{-10}\ s\)
E) \(1\cdot 10^{-11}\ s\)
Alternativa E.
Calcularemos o período através da fórmula que o relaciona à frequência:
\(T=\frac{1}f\)
\(T=\frac{1}{1\cdot 10^{11}}\)
\(T=1\cdot 10^{-11}\ s\)
De acordo com seus estudos a respeito das ondas, não podemos classificá-las quanto a:
A) natureza da onda.
B) direção de vibração da onda.
C) número de dimensões da propagação da sua energia.
D) força aplicada sobre a onda.
Alternativa D.
As ondas são classificadas quanto a sua natureza, direção de vibração e número de dimensões da propagação da sua energia.
Determine a velocidade de propagação da onda de raio X, considerando o seu comprimento de 0,01 nm e frequência de \(3\cdot 10^{16}\ Hz\).
A) \(3\cdot 10^5\ m/s\)
B) \(4\cdot 10^6\ m/s\)
C) \(5\cdot 10^5\ m/s\)
D) \(6\cdot 10^6\ m/s\)
E) \(7\cdot 10^7\ m/s\)
Alternativa A.
Calcularemos a velocidade da onda através da sua fórmula:
\(v=λ\cdot f\)
\(v=0,01\ n\cdot 3\cdot 10^{16}\)
\(v=1\cdot 10^{-2}\ n\cdot 3\cdot 10^{16}\)
Como o n significa nano, cujo valor é de \(10^{-9}\), temos:
\(v=1\cdot 10^{-2} \cdot 10^{-9} \cdot 3\cdot 10^{16}\)
\(v=3\cdot 10^{-2-9+16} \)
\(v=3\cdot 10^5\ m/s\)
Qual fenômeno ondulatório explica por que quando estamos na superfície e olhamos para dentro dos rios, mares ou oceanos vemos os corpos à certa distância, quando na verdade estão à outra distância?
A) reflexão
B) refração
C) absorção
D) difração
E) interferência
Alternativa B.
No fenômeno de refração ocorre a mudança da velocidade da onda quando ela muda de meio, ocasionando diferenças entre o ângulo de incidência da onda sobre o meio e o ângulo refratado; com isso, vemos a imagem acima ou abaixo do que é a sua posição real.
Duas ondas, A e B, se propagam com a mesma velocidade, mas com diferentes comprimentos de onda e frequência. A onda A se propaga com comprimento de onda igual a \(\mathbf{8\cdot 10^{12}\ m}\) e frequência \(\mathbf{f_A}\), e a onda B se propaga com comprimento de onda igual a \(\mathbf{6\cdot 10^{10}\ m}\) e frequência igual à frequência da onda A mais cinco. A partir dessas informações, calcule as frequências \(\mathbf{f_A}\) e \(\mathbf{f_B}\).
A) \(3,77\cdot 10^{-2}\ Hz\) e \(5,0377\ Hz\).
B) \(3,77\cdot 10^{-2}\ Hz\) e \(3,77\cdot 10^{2}\ Hz\).
C) \(5,0377\ Hz\) e \(3,77\cdot 10^{-2}\ Hz\)
D) \(3,77\cdot 10^{2}\ Hz\) e \(3,77\cdot 10^{-2}\ Hz\)
E) \(4,58\ Hz \) e \(9,58\ Hz \).
Alternativa A.
Para encontrar os valores das frequências das ondas A e B, igualaremos as suas velocidades de propagação:
\(v_A=v_B\)
Substituindo pela fórmula da velocidade relacionada a comprimento de onda e frequência, temos:
\(λ_A\cdot f_A=λ_B\cdot f_B\)
\(8\cdot 10^{12}\cdot f_A=6\cdot 10^{10}\cdot f_B\)
Sabendo que \(f_B=f_A+5\), então:
\(8\cdot 10^{12}\cdot f_A=6\cdot 10^{10}\cdot ( f_A+5)\)
\(8\cdot 10^{12}\cdot f_A=6\cdot 10^{10}\cdot f_A+6\cdot 10^{10}\cdot 5\)
\(8\cdot 10^{12}\cdot f_A=6\cdot 10^{10}\cdot f_A+30\cdot 10^{10}\)
\(7,94\cdot 10^{12}\cdot f_A=30\cdot 10^{10}\)
\(f_A=\frac{30\cdot 10^{10}}{7,94\cdot 10^{12}}\)
\(f_A≅3,77\cdot 10^{10-12}\)
\(f_A≅3,77\cdot 10^{-2}\ Hz\)
Já a frequência da onda B é:
\(f_B=f_A+5\)
\(f_B=3,77\cdot 10^{-2}+5\)
\(f_B=0,0377+5\)
\(f_B=5,0377\ Hz\)
Quais das alternativas apresentam as unidades de medidas correspondentes às grandezas físicas estudadas em ondas?
I. O período é medido em segundos.
II. A frequência é medida em segundos.
III. A velocidade de propagação da onda é medida em metros por segundo ao quadrado.
IV. O comprimento de onda é medido em metros quadrados.
V. O tempo é medido em segundos.
A) Alternativas I e II.
B) Alternativas III e IV.
C) Alternativas I e V.
D) Alternativas II e III.
E) Alternativas II e IV.
Alternativa C.
I. O período é medido em segundos. (correta)
II. A frequência é medida em segundos. (incorreta)
A frequência é medida em Hertz.
III. A velocidade de propagação da onda é medida em metros por segundo ao quadrado. (incorreta)
A velocidade de propagação da onda é medida em metros por segundo.
IV. O comprimento de onda é medido em metros quadrados. (incorreta)
O comprimento de onda é medido em metros.
V. O tempo é medido em segundos. (correta)