Exercícios sobre ondulatória
Teste seus conhecimentos por meio desta lista de exercícios sobre ondulatória, ramo da Física que investiga as ondas e as oscilações.
Publicado por: Pâmella Raphaella MeloQuestões
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Questão 1
(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, dentre outras aplicações.
Comparando-se as ondas emitidas pelos radares e pelos sonares, temos que:
Alternativa D
As ondas emitidas pelos radares e sonares têm frequências de oscilação que não dependem do meio em que se propagam, apenas da fonte que as emite.
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Questão 2
(Enem) Dois engenheiros estão verificando se uma cavidade perfurada no solo está de acordo com o planejamento de uma obra, cuja profundidade requerida é de 30 m. O teste é feito por um dispositivo denominado oscilador de áudio de frequência variável, que permite relacionar a profundidade com os valores da frequência de duas ressonâncias consecutivas, assim como em um tubo sonoro fechado. A menor frequência de ressonância que o aparelho mediu foi 135 Hz. Considere que a velocidade do som dentro da cavidade perfurada é de 360 m s-1.
Se a profundidade estiver de acordo com o projeto, qual será o valor da próxima frequência de ressonância que será medida?
Alternativa C
Primeiramente, calcularemos o número do harmônico por meio da fórmula da velocidade de propagação da onda:
\(v=\lambda\cdot f\)
\(f=\frac{v}{\lambda}\)
Para o enéssimo harmônico em um tubo fechado, temos que o comprimento de onda é dado por N/4L, em que N é o número do harmônico e L é o comprimento do tubo, obtendo a fórmula geral da propagação de onda em um tubo fechado:
\(f=N\cdot\frac{v}{4L}\)
\(135=N\cdot\frac{360}{4\cdot30}\)
\(135=N\cdot3\)
\(N=\frac{135}{3}\)
\(N=45\)
Por fim, calcularemos o valor da próxima frequência, sendo ela o próximo número ímpar e inteiro, ou seja, N = 47, por meio da mesma fórmula mostrada acima:
\(f=47\cdot\frac{360}{4\cdot30}\)
\(f=47\cdot3\)
\(f=141\ Hz\)
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Questão 3
(Enem) As notas musicais podem ser agrupadas de modo a formar um conjunto. Esse conjunto pode formar uma escala musical. Dentre as diversas escalas existentes, a mais difundida é a escala diatônica, que utiliza as notas denominadas dó, ré, mi, fá, sol, lá e si. Essas notas estão organizadas em ordem crescente de alturas, sendo a nota dó a mais baixa e a nota si a mais alta.
Considerando uma mesma oitava, a nota si é a que tem menor:
Alternativa E
Na escala diatônica, a nota si apresenta a maior altura, então apresenta a maior frequência e o menor comprimento de onda.
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Questão 4
(Enem)
O sonorizador é um dispositivo físico implantado sobre a superfície de uma rodovia de modo que provoque uma trepidação e ruído quando da passagem de um veículo sobre ele, alertando para uma situação atípica à frente, como obras, pedágios ou travessia de pedestres. Ao passar sobre os sonorizadores, a suspensão do veículo sofre vibrações que produzem ondas sonoras, resultando em um barulho peculiar. Considere um veículo que passe com velocidade constante igual a 108 km/h sobre um sonorizador cujas faixas são separadas por uma distância de 8 cm.
Disponível em: www.denatran.gov.br. Acesso em: 2 set. 2016 (adaptado).
A frequência da vibração do automóvel percebida pelo condutor durante a passagem nesse sonorizador é mais próxima de
Alternativa C
Primeiramente, transformaremos o comprimento de onda de centímetros para metros e a velocidade de propagação de km/h para m/s:
\(8\ cm=0,08\ m\)
\(\frac{108\ km/h}{3,6}=30\ m/s\)
Calcularemos a frequência da vibração do automóvel percebida pelo condutor por meio da fórmula velocidade de propagação da onda:
\(v=\lambda\cdot f\)
\(30=0,08\cdot f\)
\(f=\frac{30}{0,08}\)
\(f=375\ H\)
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Questão 5
Calcule a velocidade de propagação de uma onda com comprimento de onda igual a \({4\cdot10}^{-10}\) m e frequência de \({2\cdot10}^{17}\) Hz ?
Alternativa E
Calcularemos a velocidade de propagação da onda por meio da sua fórmula:
\(v=\lambda\cdot f\)
\(v={4\cdot10}^{-10}\ \cdot{2\cdot10}^{17}\)
\(v={8\cdot10}^{-10+17}\)
\(v={8\cdot10}^7\ m/s\)
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Questão 6
Uma onda sonora possui uma frequência de 20 mil Hz. Sabendo disso, qual deve ser o seu período de oscilação?
Alternativa B
Calcularemos o período de oscilação dessa onda por meio da fórmula que relaciona o período de oscilação à frequência de oscilação:
\(T=\frac{1}{f}\)
\(T=\frac{1}{20\ 000}\)
\(T=0,00005\ s\)
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Questão 7
Com base em seus conhecimentos sobre ondulatória, entre os tipos de onda abaixo, qual deles corresponde ao de uma onda mecânica?
Alternativa A
A onda sonora não é mecânica, já as ondas de raio X, ultravioleta, luz visível e infravermelha são eletromagnéticas.
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Questão 8
Uma onda sonora se propaga no ar com velocidade de 340 m/s e frequência de 10.000 Hz. Com isso, calcule o comprimento de onda dessa onda sonora.
Alternativa A
Calcularemos o comprimento de onda por meio da fórmula da velocidade de propagação da onda:
\(v=\lambda\cdot f\)
\(340=\lambda\cdot10\ 000\)
\(\lambda=\frac{340}{10\ 000}\)
\(\lambda=0,034\ m\ \)
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Questão 9
Uma corda de massa igual a 0,5 kg e comprimento de 0,5 m sofre a ação de uma força de intensidade de 400 N que a traciona. Com base nessas informações, calcule a velocidade de propagação de um pulso nessa corda.
Alternativa E
Primeiramente, calcularemos a densidade linear da corda, dada pela fórmula:
\(\mu=\frac{m}{L}\)
\(\mu=\frac{0,5}{0,5}\)
\(\mu=1\ kg/m\)
Depois, calcularemos a velocidade de propagação de um pulso nessa corda por meio da equação de Taylor:
\(v=\sqrt{\frac{F}{\mu}}\)
\(v=\sqrt{\frac{400}{1}}\)
\(v=\sqrt{400}\)
\(v=20\ m/s\)
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Questão 10
As ondas podem ser classificadas de acordo com:
I. Natureza da onda.
II. Direção de vibração da onda.
III. Número de oscilações da onda.
IV. Número de dimensões da propagação da energia das ondas.
Qual alternativa está correta?
Alternativa D
As ondas podem ser classificadas de acordo com a sua natureza, a sua direção de vibração e o seu número de dimensões de propagação da energia.
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Questão 11
Qual a frequência de uma onda eletromagnética no vácuo que possui um comprimento de onda de 600 nm ?
Alternativa C
Primeiramente, transformaremos o comprimento de onda de nanômetros para metros:
\(600\ nm=600\cdot{10}^{-9}\ m\)
Como a onda eletromagnética está se propagando no vácuo, ela terá a velocidade de 3∙108m/s , então calcularemos sua frequência por meio da fórmula da velocidade de propagação da onda:
\(v=\lambda\cdot f\)
\(3\cdot{10}^8=600\cdot{10}^{-9}\cdot f\)
\(f=\frac{3\cdot{10}^8}{600\cdot{10}^{-9}}\)
\(f=0,005\cdot{10}^{8+9}\)
\(f=5\cdot{10}^{-3}\cdot{10}^{8+9}\)
\(f=5\cdot{10}^{8+9-3}\)
\(f=5\cdot{10}^{14}\ Hz\)
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Questão 12
Qual(is) das alternativa(s) apresentam a unidade de medida correspondente à grandeza física estudada em ondulatória:
I. A velocidade de propagação da onda é medida em metros por segundos ao quadrado.
II. A frequência é medida em segundos.
III. O período é medido em segundos.
IV. O comprimento de onda é medido em metros.
V. O número de oscilações é medido em segundos.
Alternativa B
I. A velocidade de propagação da onda é medida em metros por segundos ao quadrado. (falsa)
A velocidade de propagação da onda é medida em metros por segundos.II. A frequência é medida em segundos. (falsa)
A frequência é medida em Hertz.III. O período é medido em segundos. (verdadeira)
IV. O comprimento de onda é medido em metros. (verdadeira)
V. O número de oscilações é medido em segundos. (falsa)
O número de oscilações não tem unidade de medida.