Colégio Ari de Sá
TC 2 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo 1. (Ufsm 2011) O som é uma onda mecânica longitudinal percebida por muitos seres vivos e produzida por vibrações mecânicas, as quais podem ser induzidas por causas naturais, como o vento. O objeto que, ao vibrar, produz um som, é chamado de fonte sonora. Uma certa fonte sonora, vibrando com frequência de 480 Hz, produz uma onda sonora que se desloca no ar, com velocidade de módulo 340 m/s, num referencial em que o ar está parado. Se a mesma fonte vibrar com frequência de 320 Hz, o módulo da velocidade de propagação da onda sonora correspondente, no ar, em m/s, é a) 113,3. b) 226,7. c) 340,0. d) 510,0. e) 1020,0. 2. (Uepg 2011) Os fenômenos sonoros estão relacionados com a vibração de corpos materiais, portanto, sempre que se escuta um som, há um corpo material vibrando. Sobre as ondas sonoras, assinale o que for correto. 01) O som audível se localiza numa escala entre infrassom e o ultrassom. 02) A característica de uma onda sonora que a classifica como calma ou barulhenta é chamada de amplitude. 04) Uma onda sonora de baixa frequência é um som grave. 08) O efeito doppler é uma característica observada nas ondas sonoras de modo geral, ele ocorre devido à alteração de frequência da onda, em razão do movimento da fonte ou do observador. 16) Reverberação é a confusão de sons que chegam aos nossos ouvidos em tempos diferentes, em virtude de que cada frequência de onda apresenta velocidades diferentes. 3. (Epcar (Afa) 2011) Um instantâneo de uma corda, onde se estabeleceu uma onda estacionária, é apresentado na figura abaixo. Nesta situação, considerada ideal, a energia associada aos pontos 1, 2 e 3 da corda é apenas potencial. No instante igual a 3 de ciclo após a situação inicial acima, a configuração que 4 melhor representa a forma da corda e o sentido das velocidades dos pontos 1, 2 e 3 é a)
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TC 2 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo b) c) d) 4. (Cesgranrio 2011) Uma onda bidimensional se propaga em uma corda longa segundo um plano vertical. Os deslocamentos verticais, em relação à posição horizontal de repouso da æ p.t ö
corda, são dados em função do tempo por y = 2.sen ç ÷ em que y está em decímetros, e t, è 6 ø
em segundos. A figura abaixo representa um trecho dessa onda. A velocidade de propagação da onda, em dm/s, é 2 3 3 b) 2 3 c) 4 4 d) 3 4 e) 9
a) Página 2 de 8 Colégio Ari de Sá
TC 2 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo 5. (Uftm 2011) Sílvia e Patrícia brincavam com uma corda quando perceberam que, prendendo uma das pontas num pequeno poste e agitando a outra ponta em um mesmo plano, faziam com que a corda oscilasse de forma que alguns de seus pontos permaneciam parados, ou seja, se estabelecia na corda uma onda estacionária. A figura 1 mostra a configuração da corda quando Sílvia está brincando e a figura 2 mostra a configuração da mesma corda quando Patrícia está brincando. Considerando­se iguais, nas duas situações, as velocidades de propagação das ondas na corda, e chamando de fS e fP as frequências com que Sílvia e Patrícia, respectivamente, estão fazendo a corda oscilar, pode­se afirmar corretamente que a relação fS / fP é igual a a) 1,6. b) 1,2. c) 0,8. d) 0,6. e) 0,4. 6. (Ufpe 2011) A figura mostra uma montagem onde um oscilador gera uma onda estacionaria que se forma em um fio. A massa de um pedaço de 100 m deste fio e 20 g. Qual a velocidade de propagação das ondas que formam a onda estacionaria, em m/s? a) b) c) d) 10 m/s 20 m/s 40 m/s 80 m/s
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TC 2 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo 7. (Unesp 2011) Na geração da voz humana, a garganta e a cavidade oral agem como um tubo, com uma extremidade aproximadamente fechada na base da laringe, onde estão as cordas vocais, e uma extremidade aberta na boca. Nessas condições, sons são emitidos com maior intensidade nas frequências e comprimentos de ondas para as quais há um nó (N) na extremidade fechada e um ventre (V) na extremidade aberta, como ilustra a figura. As frequências geradas são chamadas harmônicos ou modos normais de vibração. Em um adulto, este tubo do trato vocal tem aproximadamente 17 cm. A voz normal de um adulto ocorre em frequências situadas aproximadamente entre o primeiro e o terceiro harmônicos. Considerando que a velocidade do som no ar é 340 m/s, os valores aproximados, em hertz, das frequências dos três primeiros harmônicos da voz normal de um adulto são a) 50, 150, 250. b) 100, 300, 500. c) 170, 510, 850. d) 340, 1 020, 1 700. e) 500, 1 500, 2 500. 8. (Ufrs 2011) Em cada uma das imagens abaixo, um trem de ondas planas move­se a partir da esquerda. Os fenômenos ondulatórios apresentados nas figuras 1, 2 e 3 são, respectivamente, a) refração – interferência ­ difração. b) difração – interferência ­ refração. c) interferência ­ difração ­refração. d) difração ­ refração ­ interferência. e) interferência ­ refração ­ difração. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Nesta prova, quando necessário, adote os seguintes valores: 2 Aceleração da gravidade: g = 10 m/s . −11 2 2 Constante da gravitação universal: G = 6 x 10 N m / kg . Velocidade do som no ar: v = 340 m/s . 24 Massa da Terra: M = 6 x 10 kg. Constante π = 3.
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TC 2 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo 9. (Ufpb 2011) Uma ambulância, enquanto resgata um enfermo, deixa a sirene ligada, a qual emite um sinal sonoro com frequência de 500 Hz. Um carro se aproxima da ambulância com uma velocidade de 85 m/s. Nesse contexto, o condutor do carro irá escutar o som da sirene com uma frequência de: a) 570 Hz b) 625 Hz c) 710 Hz d) 735 Hz e) 792 Hz 10. (Ufg 2010) Conecta­se à placa positiva de um capacitor de placas paralelas um fio isolante inextensível, de comprimento L e massa desprezível, que tem preso à sua extremidade uma bolinha de massa m e carga +q, conforme ilustra a figura. Sendo E o módulo do campo elétrico entre as placas e desprezando a resistência do ar, o período de pequenas oscilações desse pêndulo é: a) T = 2 π L g
b) T = 2 π mL qE c) T =
1 mL 2 π qE d) T =
1
mL π qE + mg e) T = 2 π mL qE + mg Página 5 de 8 Colégio Ari de Sá
TC 2 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo Gabarito: Resposta da questão 1: [C] A velocidade de uma onda sonora em um meio independe da frequência. Portanto, mantidas as condições do meio, a velocidade de propagação é 340 m/s para qualquer frequência. Resposta da questão 2: 01 + 02 + 04 + 08 = 15 Justificando a incorreta: 16) Reverberação é a confusão de sons que chegam aos nossos ouvidos em tempos diferentes, (essa afirmação está correta) em virtude de que cada frequência de onda apresenta velocidades diferentes. (essa justificativa está errada). A confusão ocorre porque os sons foram emitidos em tempos diferentes, ou porque percorreram trajetórias diferentes, porém com a mesma velocidade, porque se propagam no mesmo meio. Resposta da questão 3: [C] Na primeira metade do período, os pontos 1 e 3 descem e o ponto 2 sobe. Na segunda metade do período, ocorre o inverso: 1 e 3 sobem e 2 desce. A cada um quarto de período da onda, cada ponto da corda desloca verticalmente 1 da 4 3 amplitude, o que corresponde a uma divisão na figura dada. Assim, no instante igual a do 4 período, a partir da situação mostrada, os pontos 1 e 3 desceram duas divisões e subiram uma divisão, estando sobre a linha central; o ponto 2 subiu duas divisões e desceu uma, estando também sobre a linha central. Ou seja, a corda está coincidindo com a linha central, com os pontos 1 e 3 subindo e o ponto 2 descendo, como mostrado na opção C. Resposta da questão 4: [C] Observe a figura. λ = 9,0dm π 1 æ p.t ö
y = 2.sen ç ÷ ® ω = 2 π f = ® f =
Hz 6
12 è 6 ø
V = λ f = 9x
1 3 = dm / s .
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TC 2 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo Resposta da questão 5: [D] Sílvia faz sua corda vibrar formando três fusos, portanto, no 3º harmônico, três vezes a frequência do harmônico fundamental (f 1); Patrícia faz sua corda vibrar no 5º harmônico, cinco vezes a frequência do harmônico fundamental. Assim: ïì fS = 3 f 1 í
ïî fP = 5 f1 Þ
f S 3 = = 0,6. fP 5 Resposta da questão 6: [D] Dados: L = 100 m; m = 20 g = 2 × 10-2 kg ; M = 128 g = 128 × 10 -3 kg ; g = 10 m/s2 . A densidade linear da corda é: m=
m 2 ´ 10 -2 =
= 2 ´ 10 -4 g / m. L
100
A força tensora na corda tem a mesma intensidade do peso do corpo suspenso. F = Mg = 128 ´ 10 -3 ´ 10 Þ F = 128 ´ 10 -2 N.
A velocidade de propagação das ondas é dada pela equação de Taylor: v=
F
128 ´ 10 -2 =
= 64 ´ 10 2 Þ
-4 m
2 ´ 10 v = 80 m / s.
Resposta da questão 7: [E] A figura mostra o quinto harmônico. λ 4L 4x0,17 Observe que L = 5. ® ® λ =
=
= 0,136m 5
5 4 V
340 Como V = λ f ® f = ® f5 =
= 2500 Hz λ 0,136 f 2500 f1 = 5 =
= 500Hz 5
5
f3 = 3f1 = 3x500 = 1500Hz
f5 = 2500 Hz
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TC 2 – Revisão – UECE – 1a. fase – Física – Prof. João Paulo Resposta da questão 8: [B] No primeiro caso, a onda está contornando o obstáculo ® difração. No segundo caso, após haver difração nas fendas, as ondas estão interferindo ® interferência. No terceiro caso, houve uma mudança de comprimento de onda devido à mudança de velocidade e de meio, o que caracteriza uma refração ® refração. Resposta da questão 9: [B] Usando a expressão do efeito Doppler, vem: f = f 0 V + V O 340 + 85 ® f = 500
= 625Hz V
340
Resposta da questão 10: [E] Um estudante menos atencioso, talvez, sem exitar assinalasse a opção (A), pois todo aluno (bom) de ensino médio tem já decorado que o período de um pêndulo simples para oscilações L . Cuidado!!! Essa expressão só é válida quando a resultante g das forças que agem sobre a massa pendular (bolinha) é seu próprio peso. Veja que essa expressão pode ser escrita como:
de pequena amplitude é T = 2 p
T = 2p
mL
mL Þ T = 2 p
. mg
P No caso geral, quando a resultante das forças sobre a massa tem intensidade F, a expressão torna­se:
T = 2 p
mL . F Nessa questão, agem na massa pendular (bolinha) duas forças: a força peso e a força elétrica. Como a carga é positiva, a força elétrica tem o mesmo sentido do vetor campo elétrico e sua intensidade é F el = q E. A figura a seguir ilustra a situação. Sendo F = Fel + P = qE + mg, o período das oscilações de pequena amplitude é, então, dado por:
T = 2 p
mL .
qE + mg Página 8 de 8