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quinta-feira, 22 de setembro de 2016

Caiu no vestibular

Tipos de ondas. Reflexão e Refração de ondas.

Queso 1:

(UFMG)
Enquanto brinca, Gabriela produz uma onda transversal em uma corda esticada. Em certo instante, parte dessa corda tem a forma mostrada na figura a seguir. A direção de propagação da onda na corda também está indicada na figura.



Assinale a alternativa em que estão representados CORRETAMENTE a direção e o sentido do deslocamento do ponto P da corda, no instante mostrado.


Resolução:

Como a onda é transversal o ponto P vibra numa direção perpendicular à direção de propagação. Temos, então, duas possibilidades que aparecem nas alternativas b e d. Para decidirmos qual é a correta, vamos deslocar parte da corda para a direita, num instante imediatamente posterior ao mostrado na figura dada no exercício:


Assim, a alternativa correta é a b.


Resposta: b

Queso 2:

(FEI-SP)
As figuras representam dois pulsos que se propagam em duas cordas (I) e (II). Uma das extremidades da corda (I) é fixa e uma das extremidades da corda (II) é livre.



As formas dos pulsos refletidos em ambas as cordas, são respectivamente:



(e) Não há reflexão na corda (II)


Resolução:

A reflexão na extremidade fixa ocorre com inversão de fase. Na extremidade livre a reflexão ocorre sem inversão de fase.

Resposta: b

Queso 3: 

OBC (Olimpíada Brasileira de Ciências)
Uma fonte de vibração está ligada a duas cordas conectadas e tracionadas, AB e BC. Suas densidades lineares são, respectivamente,
μ1 e μ2, tal que μ2 = 4.μ1. A ilustração abaixo mostra o sistema de cordas 1s após a fonte começar a vibrar.


Considere f a frequência de vibração da fonte, λ1 e λ2 os comprimentos de onda nas cordas AB e BC, v1 e v2 as velocidades de propagação das ondas nas cordas AB e BC. Assinale a alternativa que indica os valores corretos:


Resolução:

No intervalo de 1s formam-se na corda mais fina duas ondas completas. Portanto, 0,5 s é o tempo e formação de uma onda completa. 
Logo, o período da fonte é T = 0,5 s e f = 1/T = 2 Hz é a frequência.

Do esquema temos:

λ1 + λ1/2 = 4,5 => 3λ1/2 = 4,5 => λ1 = 3,0 m
v1 = λ1.f => v1 = 3.2 v1 = 6,0 m/s
v2 = (F/μ2) = (F/4.μ1) = 1/2.(F/μ1) = 1/2.v1 => v2 = 3,0 m/s
v2 = λ2.f => 3 = λ2.2 => λ2 = 1,5 m 

Resposta: b

Queso 4:

(OBC)   
Frentes de onda passam de um meio 1 para outro meio 2, ambos homogêneos, conforme indica a figura. Sabe-se que α = 53° e β = 37°.



Dados: sen 53° = 0,80; sen 37° = 0,60 
A velocidade de propagação da onda no meio 2 tem módulo 60 m/s e a distância entre duas frentes de ondas sucessivas no meio 1 é de 4,0 cm.

a) Represente o raio incidente R que passa pelo ponto P, o correspondente raio refratado R’, a reta normal N pelo ponto de incidência na superfície de separação S e os valores dos ângulos de incidência e de refração.
b) Qual é o módulo da  velocidade de propagação da onda no meio 1 e a distância entre duas frentes de ondas sucessivas no meio 2?
c) Determine a frequência da onda nos meios 1 e 2.


Resolução:

a) Sendo o raio de onda perpendicular à frente de onda, temos:


λ = Sendo o raio de onda perpendicular à frente de onda, temos:

i é o ângulo complementar de 90°-
α. Logo, i = α = 53°
r é o ângulo complementar de 90° -
β. Logo, r = β = 37°

b) Pela Lei de Snell- Descartes:


sen 53°/sen 37° = v1/v2 => 0,80/0,60 = v1/60 => v1 = 80 m/s
de v1 = λ1.f1 e v2 = λ2.f2 e sendo f1 = f2 (a frequência é a mesma nos dois meios) vem:
v1/v2 = λ1/λ2 => 80/60 = 4,0/λ2 => λ2 = 3,0 cm

c) Sendo f
1 = f2 = f, vem: v1 = λ1.f => 80 = 4,0.10-2.f => f = 2,0.103 Hz.

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