Exercícios sobre ondas eletromagnéticas
De acordo com seus estudos a respeito das ondas eletromagnéticas, qual das fórmulas abaixo é a correta para que seja possível encontrar o valor da velocidade de propagação da onda eletromagnética?
I. \(v=λ\cdot f\)
II. \(v=\frac{λ} f\)
III. \(v=\frac{f} λ\)
Qual alternativa está correta?
A) I.
B) II.
C) III.
D) Todas estão corretas.
E) Todas estão incorretas.
Alternativa A
Para calcularmos a velocidade de propagação da onda eletromagnética é necessário usarmos a fórmula \(v=λ\cdot f\), em que \(v\) é a velocidade de propagação da onda, \(λ\) é o comprimento de onda e \( f\) é a frequência da onda.
Analise as alternativas a seguir referentes às unidades de medida estudadas em ondas eletromagnéticas:
I. A unidade de medida da velocidade da luz é metros por segundo.
II. A unidade de medida do comprimento das ondas é Tesla.
III. A unidade de medida da frequência das ondas é Hertz.
Qual alternativa está correta?
A) I e II.
B) I e III.
C) II e III.
D) Todas estão corretas.
E) Todas estão incorretas.
Alternativa B
I. A unidade de medida da velocidade da luz é metros por segundo. (Verdadeiro)
II. A unidade de medida do comprimento das ondas é Tesla. (Falso)
A unidade de medida do comprimento das ondas é Angstrom [Å].
III. A unidade de medida da frequência das ondas é Hertz. (Verdadeiro)
Qual a velocidade de propagação de uma onda com comprimento de onda igual a \(10^{-10}\ m\) m e frequência de \(10^{18}\ Hz\)?
A) \(10^{18}\) m/s
B) \(10^{5}\) m/s
C) \(10^{10}\) m/s
D) \(10^{2}\) m/s
E) \(10^{8}\) m/s
Alternativa E
Encontraremos a velocidade de propagação usando a fórmula:
\(v=λ\cdot f\)
\(v=10^{-10}\cdot10^{18}\)
\(v=10^{-10+18}\)
\(v=10^8\ m/s\)
Uma onda é propagada no vácuo com velocidade de \(0,5\cdot10^{8}\ m/s\) e frequência de \(2\cdot10^{15}\ Hz\). Com essas informações, encontre seu comprimento de onda.
A) \(2,5\cdot10^{-6}\ m\)
B) \(2,5\cdot10^{-7}\ m\)
C) \(2,5\cdot10^{-8}\ m\)
D) \(2,5\cdot10^{-9}\ m\)
E) \(2,5\cdot10^{-10}\ m\)
Alternativa C
É possível encontrar o comprimento de onda usando a fórmula:
\(v=λ\cdot f\)
\(0,5\cdot10^8=λ\cdot2\cdot10^{15}\)
\(λ=\frac{0,5\cdot10^8}{2\cdot10^{15}}\)
\(λ=0,25\cdot10^{8-15}\)
\(λ=2,5\cdot10^{8-15-1}\)
\(λ=2,5\cdot10^{-8}\ m\)
Duas ondas, A e B, se propagam com a mesma velocidade, mas possuem diferentes comprimentos de onda e frequência. Sabendo que a onda A possui comprimento de onda igual a \(6\cdot10^{13} m\) e frequência \(f_A\) e que a onda B possui comprimento de onda igual a \(4\cdot10^{10}\ m\) e frequência igual à frequência da onda A mais dez, encontre o valor da soma entre essas frequências.
A) 1,0014
B) 1001,4
C) 100,14
D) 10,014
E) 10014
Alternativa D
Para encontrar os valores das frequências das ondas A e B, faremos uma comparação entre suas velocidades, que são iguais:
\(v_A=v_B\)
Usando a fórmula da velocidade relacionada a comprimento de onda e frequência, temos:
\(λ_A\cdot f_A=λ_B\cdot f_B\)
\(6\cdot10^{13}\cdot f_A=4\cdot10^{10}\cdot f_B\)
Sabendo que \(f_B=f_A+10\), então:
\(6\cdot10^{13}\cdot f_A=4\cdot10^{10}( f_A+10)\)
\(6\cdot10^{13}\cdot f_A=4\cdot10^{10}\cdot f_A+4\cdot10^{10}\cdot10\)
\(6\cdot10^{13}\cdot f_A=4\cdot10^{10}\cdot f_A+4\cdot10^{11}\)
\(6\cdot10^{13}\cdot f_A-4\cdot10^{10}\cdot f_A=4\cdot10^{11}\)
\(6\cdot10^{13}\cdot f_A-4\cdot10^{10}\cdot f_A=4\cdot10^{11}\)
\(5,996\cdot10^{13}\cdot f_A=4\cdot10^{11}\)
\(f_A=\frac{4\cdot10^{11}}{5,996\cdot 10^{13}}\)
\(f_A≈0,7\cdot10^{11-13}\)
\(f_A≈0,7\cdot10^{-2}\)
\(f_A≈0,007\ Hz\)
Já a frequência da onda B é aproximadamente:
\(f_B≈10,007\ Hz\)
A somatória entre as duas frequências equivale a, aproximadamente:
\(f_A+f_B=0,007+10,007 \)
\(f_A+f_B=10,014 \)
Uma onda eletromagnética se propaga no vácuo com comprimento de onda de 750 nm. Qual é a sua frequência no vácuo?
A) \(6\cdot10^{14}\ Hz\)
B) \(4\cdot10^{14}\ Hz\)
C) \(5\cdot10^{14}\ Hz\)
D) \(3\cdot10^{14}\ Hz\)
E) \(1\cdot10^{14}\ Hz\)
Alternativa B
Primeiramente, converteremos o comprimento de onda de nanômetros para metros:
\(750\ nm=750\cdot10^{-9}\ m\)
Considerando que a velocidade da onda seja a velocidade da luz, de aproximadamente \(3\cdot10^8\ m/s\), a frequência é determinada pela fórmula:
\(v=λ\cdot f\)
\(3\cdot10^8=750\cdot10^{-9}\cdot f\)
\(f=\frac{3\cdot10^8}{750\cdot10^{-9}}\)
\(f=0,004\cdot10^{8+9}\)
\(f=4\cdot10^{-3}\cdot10^{8+9}\)
\(f=4\cdot10^{8+9-3}\)
\(f=4\cdot10^{14}\ Hz\)
Entre as ondas abaixo, qual não corresponde a uma onda eletromagnética?
A) Infravermelha.
B) Raios X.
C) Ultravioleta.
D) Luz visível.
E) Sonora.
Alternativa E
A onda sonora não é uma onda eletromagnética, mas uma onda mecânica, já que precisa de um meio para que seja propagada.
De acordo com as características das ondas eletromagnéticas, elas podem ser:
A) tranversais.
B) longitudinais.
C) bidimensionais.
D) unidimensionais.
E) mecânicas.
Alternativa A
As ondas eletromagnéticas são ondas transversais, tridimensionais e eletromagnéticas.
(PUC) Em 1895, o físico alemão Wilheim Conrad Roentgen descobriu os raios X, que são usados principalmente na área médica e industrial. Esses raios são:
A) radiações formadas por partículas alfa com grande poder de penetração.
B) radiações formadas por elétrons dotados de grandes velocidades.
C) ondas eletromagnéticas de frequências maiores que as das ondas ultravioletas.
D) ondas eletromagnéticas de frequências menores do que as das ondas luminosas.
E) ondas eletromagnéticas de frequências iguais às das ondas infravermelhas.
Alternativa C
Os raios X são ondas eletromagnéticas que possuem uma frequência de \(10^{18}\ Hz\), enquanto as ondas ultravioletas possuem frequência de \(10^{15}\ Hz\), portanto a frequência dos raios X é maior do que a das ondas ultravioletas.
(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:
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 ondas emitidas pelos radares e sonares possuem uma frequência de oscilação que não depende do meio em que se propagam, mas da fonte que as emite.
(Enem) Nossa pele possui células que reagem à incidência de luz ultravioleta e produzem uma substância chamada melanina, responsável pela pigmentação da pele. Pensando em se bronzear, uma garota vestiu um biquíni, acendeu a luz de seu quarto e deitou-se exatamente abaixo da lâmpada incandescente. Após várias horas ela percebeu que não conseguiu resultado algum. O bronzeamento não ocorreu porque a luz emitida pela lâmpada incandescente é de:
A) baixa intensidade.
B) baixa frequência.
C) um espectro contínuo.
D) amplitude inadequada
E) curto comprimento de onda.
Alternativa B
A lâmpada incandescente é composta majoritariamente por radiação no espectro do infravermelho e luz visível que possuem frequências mais baixas do que a da luz ultravioleta, o que impede que a garota se bronzeie.
(UFPR) O primeiro forno de micro-ondas foi patenteado no início da década de 1950 nos Estados Unidos pelo engenheiro eletrônico Percy Spence. Fornos de micro-ondas mais práticos e eficientes foram desenvolvidos nos anos 1970 e a partir daí ganharam grande popularidade, sendo amplamente utilizados em residências e no comércio. Em geral, a frequência das ondas eletromagnéticas geradas em um forno de micro-ondas é de 2450 MHz. Em relação à física de um forno de micro-ondas, considere as seguintes afirmativas:
1. Um forno de micro-ondas transmite calor para assar e esquentar alimentos sólidos e líquidos.
2. O comprimento de onda dessas ondas é de aproximadamente 12,2 cm.
3. As ondas eletromagnéticas geradas ficam confinadas no interior do aparelho, pois sofrem reflexões nas paredes metálicas do forno e na grade metálica que recobre o vidro da porta.
Assinale a alternativa correta.
A) Somente a afirmativa 1 é verdadeira
B) Somente a afirmativa 2 é verdadeira.
C) Somente a afirmativa 3 é verdadeira.
D) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.
E) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.
Alternativa E
Analisaremos as afirmatimativas:
1. Um forno de micro-ondas transmite calor para assar e esquentar alimentos sólidos e líquidos. (Falso)
O forno micro-ondas não aquece os alimentos pelo calor, mas por meio de micro-ondas que penetram nas moléculas da comida.
2. O comprimento de onda dessas ondas é de aproximadamente 12,2 cm. (Verdadeiro)
Para encontrarmos o comprimento de onda, substituiremos o valor da velocidade da luz e da frequência das ondas eletromagnéticas dada no enunciado na fórmula:
\(v=λ\cdot f\)
\(3\cdot10^8=λ\cdot2,45\cdot10^9\)
\(λ=\frac{3\cdot10^8}{2,45\cdot10^9}\)
\(λ≈1,22\cdot10^{8-9}\)
\(λ≈1,22\cdot10^{-1}\)
\(λ≈0,122\ m\)
\(λ≈12,2\ cm\)
3. As ondas eletromagnéticas geradas ficam confinadas no interior do aparelho, pois sofrem reflexões nas paredes metálicas do forno e na grade metálica que recobre o vidro da porta. (Verdadeiro)
Dentro do aparelho, as micro-ondas são refletidas para que haja o melhor aquecimento dos alimentos.
