Trabalho de RB de Física – 2ª série – E.M 4º Bimestre
Data de entrega: 04/12/2014
1) (Ufpe 2012) Uma onda estacionária se forma em um fio
fixado por seus extremos entre duas paredes, como mostrado
na figura. Calcule o comprimento de onda desta onda estacionária, em metros.
2) (Ufba 2011) Impossibilitados de medir a longitude em que
se encontravam, os navegadores que tomaram parte nas
grandes explorações marítimas se viam literalmente perdidos
no mar tão logo perdessem contato visual com a terra. Milhares de vidas e a crescente riqueza das nações dependiam de
uma solução.
4) (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?
5) (Ufpe 2011) A figura mostra uma corda AB, de comprimento
L, de um instrumento musical com ambas as extremidades
fixas. Mantendo-se a corda presa no ponto P, a uma distância
L/4 da extremidade A, a frequência fundamental da onda
transversal produzida no trecho AP é igual a 294 Hz. Para
obter um som mais grave o instrumentista golpeia a corda no
trecho maior PB. Qual é a frequência fundamental da onda
neste caso, em Hz?
(SOBEL, 1997).
A determinação da longitude ao longo de viagens marítimas é
feita pela comparação entre a hora local e a hora no porto de
origem. Portanto, é necessário que se tenha, no navio, um
relógio que seja ajustado antes de zarpar e marque, precisamente, ao longo de toda a viagem, a hora do porto de origem.
Os relógios de pêndulo daquela época não serviam a esse
propósito, pois o seu funcionamento sofria influência de muitos
fatores, inclusive das variações de temperatura, devido à dilatação e à contração da haste do pêndulo.
A longitude pôde finalmente ser determinada através de um
relógio, no qual o problema das variações de temperatura foi
resolvido com a utilização de tiras de comprimentos diferentes
feitas de materiais de coeficientes de dilatação diferentes.
Com base nesse mesmo princípio físico, considere um conjunto formado por duas barras de comprimento L1 = 10,0 cm e
L2 = 15,0 cm fixadas em uma das extremidades, inicialmente
submetido à temperatura To. Supondo que o conjunto tenha
sua temperatura aumentada para T = To + Δ T, determine a
relação entre os coeficientes de dilatação linear, α 1 e α 2, das
barras, para a qual a distância D = 5,0 cm não se altera com a
variação de temperatura.
3) (Unimontes 2011) Uma barra de comprimento L = 50 m,
feita de um material X, sofre variação de temperatura de 20°C,
e seu comprimento varia em 0,02%. Considere duas barras do
mesmo material X e de mesmo comprimento L, posicionadas,
uma em frente à outra, separadas por uma distância d = 1 cm
(veja a figura). Admitindo-se que cada barra cresça de forma
homogênea, a variação de temperatura necessária para que a
distância d, entre elas, se anule será igual a
6) (Unb 2011) As notas musicais, elementos básicos da música, são tipicamente caracterizadas por sua frequência. A música ocidental é embasada em escalas que são compostas por
um conjunto de notas representadas por razões bem definidas
entre frequências. Em um instrumento como o berimbau, além
do arame e de uma pedra que funciona como suporte móvel,
há uma cabaça que, por possuir propriedades elásticas especiais, converte com maior eficiência a energia de vibração da
corda em energia sonora e passa a funcionar como caixa de
ressonância. A pedra divide o arame em duas partes de comprimentos L1 e L2, como representado na figura abaixo.
Para uma tensão fixa da corda, seus modos de vibração são
λ=
2L
n , para
definidos por comprimentos de onda dados por
n inteiro, em que L é o comprimento da corda. A partir do
modo fundamental n = 1 e usando-se a razão entre frequências, as escalas podem ser montadas.
Apesar de a frequência característica de uma nota ter padrão
muito bem definido e organizado, frequências puras não são
usualmente encontradas em instrumentos musicais reais. No
som de determinado instrumento, sempre estão presentes
componentes caóticas de frequência, com amplitude geralmente menor, que se sobrepõem à frequência fundamental,
alterando-a. Tal efeito afeta o timbre do instrumento. A partir
dessas informações, julgue os próximos itens.
a) No funcionamento de um berimbau, ocorrem ondas longitudinais e transversais, desde o momento de excitação da corda
até o da propagação do som.
b) Do som mais agudo ao som mais grave emitidos por um
instrumento musical, as ondas sonoras sofrem aumento progressivo de frequência.
c) Quando a corda do berimbau vibra, dois fenômenos ondulatórios contribuem para a formação das chamadas ondas estacionárias: a reflexão e a interferência.
d) Se forem utilizados vários berimbaus com cordas de mesmo comprimento, sendo todas submetidas à mesma tensão e
com a pedra na mesma posição, o berimbau que tem a corda
de maior densidade linear de massa emitirá sons mais graves.
e) Ao contrário do que ocorre com as ondas eletromagnéticas,
a onda mecânica transversal criada em um instrumento de
corda não sofre refração.
f) O quarto harmônico de uma onda estacionária gerada em
um berimbau tem o dobro de ventres e nós que o segundo
harmônico gerado no mesmo instrumento, além de ter comprimento de onda quatro vezes maior que o primeiro harmônico.
a) os coeficientes de dilatação linear das barras A e B.
b) a razão entre os coeficientes de dilatação linear das barras
A e B.
10) (Ufrj 2008) Um incêndio ocorreu no lado direito de um dos
andares intermediários de um edifício construído com estrutura metálica, como ilustra a figura 1. Em consequência do incêndio, que ficou restrito ao lado direito, o edifício sofreu uma
deformação, como ilustra a figura 2.
7) (Ufop 2010) Um recipiente, cujo volume é exatamente 1.000
3
cm , à temperatura de 20 °C, está completamente cheio de
glicerina a essa temperatura. Quando o conjunto é aquecido
3
até 100 ºC, são entornados 38,0 cm de glicerina.
Dado: coeficiente de dilatação volumétrico da glicerina = 0,5 x
-3
10 ºC-1.
Calcule:
a) a dilatação real da glicerina;
b) a dilatação do frasco;
c) o valor do coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente.
Com base em conhecimentos de termologia, explique por que
o edifício entorta para a esquerda e não para a direita.
8) (Udesc 2009) A tabela a seguir apresenta os valores dos
coeficientes de dilatação linear de alguns materiais.
11) (Ufmg 2008) Bruna afina a corda mi de seu violino, para
que ela vibre com uma frequência mínima de 680 Hz.
A parte vibrante das cordas do violino de Bruna mede 35 cm
de comprimento, como mostrado nesta figura:
Com base nessa tabela, resolva as questões a seguir:
a) Em uma região, onde é normal ocorrerem grandes variações de temperatura, foi construída uma passarela de aço. À
°
temperatura de 15 C o comprimento da passarela é igual a 50
m. Qual a variação de comprimento dela, num dia em que a
°
°
temperatura passa de 15 C para 45 C?
b) Uma carreta que transporta combustível foi carregada com
20 mil litros de gasolina em uma cidade do Sudeste do Brasil,
°
num dia em que a temperatura era igual a 35 C (mesma temperatura da gasolina). Qual a perda de volume, por efeito de
contração térmica, que essa carga apresenta quando descar°
regada no Sul do Brasil, a uma temperatura de 10 C?
c) Placas quadradas de concreto, com largura igual a 1,0 m,
são utilizadas na construção de uma calçada para pedestres.
Sabendo-se que essas chapas ficarão sujeitas a variações de
°
temperatura que podem chegar a 50 C, calcule a dimensão
mínima das juntas de dilatação que devem ser deixadas entre
uma placa de concreto e outra.
9) (Ufc 2008) Duas barras, A e B, construídas de materiais
°
diferentes, são aquecidas de 0 a 100 C. Com base na figura a
seguir, a qual fornece informações sobre as dilatações lineares sofridas pelas barras, determine:
Considerando essas informações,
a) CALCULE a velocidade de propagação de uma onda na
corda mi desse violino.
b) Considere que a corda mi esteja vibrando com uma frequência de 680 Hz. DETERMINE o comprimento de onda, no
ar, da onda sonora produzida por essa corda.
Velocidade do som no ar = 340 m/s
12) (Unesp 2007) É largamente difundida a ideia de que a
possível elevação do nível dos oceanos ocorreria devido ao
derretimento das grandes geleiras, como consequência do
aquecimento global. No entanto, deveríamos considerar outra
hipótese, que poderia também contribuir para a elevação do
nível dos oceanos. Trata-se da expansão térmica da água
devido ao aumento da temperatura. Para se obter uma estimativa desse efeito, considere que o coeficiente de expansão
°
volumétrica da água salgada à temperatura de 20 C seja 2,0
-4 ° -1
× 10 C . Colocando água do mar em um tanque cilíndrico,
com a parte superior aberta, e considerando que a variação de
°
temperatura seja 4 C, qual seria a elevação do nível da água
se o nível inicial no tanque era de 20 m? Considere que o
tanque não tenha sofrido qualquer tipo de expansão.
13) (Ufpe 2007) A figura mostra uma onda estacionária em um
tubo de comprimento L = 5 m, fechado em uma extremidade e
aberto na outra. Considere que a velocidade do som no ar é
340 m/s e determine a frequência do som emitido pelo tubo,
em hertz.
3
14) (Ufpr 2006) Uma taça de alumínio de 120 cm contém 119
3
°
cm de glicerina a 21 C. Considere o coeficiente de dilatação
-5 -1
linear do alumínio como sendo de 2,3 × 10 K e o coeficiente
-4
-1
de dilatação volumétrico da glicerina de 5,1 × 10 K . Se a
temperatura do sistema taça-glicerina for aumentada para
°
39 C, a glicerina transbordará ou não? Em caso afirmativo,
determine o volume transbordado; em caso negativo, determine o volume de glicerina que ainda caberia no interior da taça.
15) (Uerj 2006) O som do apito do transatlântico é produzido
por um tubo aberto de comprimento L igual a 7,0 m. Considere
que o som no interior desse tubo propaga-se à velocidade de
340 m/s e que as ondas estacionárias produzidas no tubo,
quando o apito é acionado, têm a forma representada pela
figura a seguir.
a) Determine a frequência de vibração das ondas sonoras no
interior do tubo.
b) Admita que o navio se afaste perpendicularmente ao cais
do porto onde esteve ancorado, com velocidade constante e
igual a 10 nós.
Calcule o tempo que as ondas sonoras levam para atingir
esse porto quando o tubo do apito se encontra a 9.045 m de
distância.
Dado: 1 nó = 0,5 m/s
16) (Unifesp 2005) A figura representa uma configuração de
ondas estacionárias produzida num laboratório didático com
uma fonte oscilante.
a) Sendo d = 12 cm a distância entre dois nós sucessivos,
qual o comprimento de onda da onda que se propaga no fio?
b) O conjunto P de cargas que traciona o fio tem massa m =
-4
180 g. Sabe-se que a densidade linear do fio é µ = 5,0 × 10
kg/m. Determine a frequência de oscilação da fonte.
Dados: velocidade de propagação de uma onda numa corda: v
=
Fμ
2
; g - 10m/s .