Física
Setor A
Prof.:
Revisanglo Semi – Caderno 4 – Código: 829372410
Índice-controle de Estudo
Aula 23 (pág. 78)
AD
TM
TC
Aula 24 (pág. 79)
AD
TM
TC
Aula 25 (pág. 79)
AD
TM
TC
Aula 26 (pág. 81)
AD
TM
TC
Aula 27 (pág. 82)
AD
TM
TC
Aula 28 (pág. 83)
AD
TM
TC
Aula
23
3.
Ondas e suas propriedades
• Conceitos básicos.
1. Assinale certo (C) ou errado (E) em cada uma
das afirmações a seguir.
a) ( C ) Com o movimento de vaivém das
mãos, uma pessoa pode controlar os
movimentos de uma pipa, que se encontra distante dela.
b) ( C ) Sempre que perturbações são geradas, existe uma fonte que as produz e
um meio por onde elas se propagam.
c) ( C ) O intervalo de tempo necessário para
que a fonte (ou qualquer ponto de um
meio elástico) realize uma oscilação
completa é definido como período (T)
da onda.
d) ( C ) O número de oscilações realizadas pela fonte (ou qualquer ponto do meio)
por unidade de tempo é definido como frequência (f) da onda.
e) ( C ) A distância percorrida pela onda durante o intervalo de tempo correspondente a um período é conhecida como
comprimento de onda, representada
pela letra .
f) ( E ) Em uma onda transversal, a oscilação
dos pontos do meio ocorre na mesma
direção da propagação da onda.
(PUC-PR) Um rapaz e uma garota estão em margens opostas de uma lagoa de águas tranquilas.
O rapaz, querendo comunicar-se com a garota,
coloca dentro de um frasco plástico um bilhete
e, arrolhando o frasco, coloca-o na água e lhe
dá uma pequena velocidade inicial. A seguir, o
rapaz pratica movimentos periódicos sobre a
água, produzindo ondas que se propagam, pretendendo com isso aumentar a velocidade do
frasco em direção à garota. Com relação a esse
fato, podemos afirmar que:
a) se o rapaz produzir ondas de grande amplitude, a garrafa chegará à outra margem mais
rápido.
b) o tempo que a garrafa vai levar para atravessar o lago dependerá do seu peso.
c) quanto maior a frequência das ondas, menor será o tempo de percurso até a outra
margem.
➜ d) a velocidade da garrafa não varia, porque o
que se transporta é a perturbação, e não o
meio.
e) quanto menor o comprimento de onda, maior
será o aumento na velocidade da garrafa.
A velocidade da garrafa (desprezando-se as forças de resistência) não varia na direção paralela à superfície da
lagoa, pois a onda transporta energia, e não matéria.
Consulte
Roteiro – Unidade 19
Caderno de Exercícios – Unidade 19
Tarefa Mínima
2. Na propagação de uma onda há, necessariamente, transporte de:
a) massa e energia.
b) quantidade de movimento e partículas.
➜ c) energia.
d) massa e partículas.
e) partículas.
1. Leia os itens de 1 a 4.
2. Faça os exercícios de 1 a 3.
Tarefa Complementar
Faça os exercícios de 4 a 6.
A propagação de uma onda se dá sem haver necessariamente transporte de matéria (massa ou partículas),
mas com transmissão de energia.
78
sistema anglo de ensino
Aulas
24 e 25
• Velocidade: V f. Como f V
Equação fundamental
da ondulatória
• Frequência: f 1
T
1
T
1
, vem:
T
V 20 f
1
5 cm/s
4
1
0,25 Hz
4
V f
2. Observe a figura:
1. (PUC-MG) O esquema seguinte mostra a propagação de uma onda em uma corda.
V
Q
Vibrador
P
t (s)
2
10
4
20
6
30
8
40
10
50
s (cm)
Considere o período (T), o comprimento de onda (), a velocidade (v) e a frequência (f). Sobre
essas grandezas é correto afirmar que:
a)
b)
c)
➜ d)
e)
T (s)
4
2
8
4
2
a) Calcule a frequência da onda representada,
sabendo que o intervalo de tempo entre a
emissão da onda no ponto P e sua chegada
ao ponto Q é 2 s.
Entre os pontos P e Q podemos notar 5 comprimentos de onda (), como mostra a figura:
(cm)
40
10
40
20
20
v (cm/s)
10
5
4
5
4
f (Hz)
0,25
0,50
0,13
0,25
0,50
t2 4 s
t
5
Como f t1 2 s
t3 6 s
s1 10 cm
s3 30 cm
Como o período corresponde ao intervalo de tempo de
uma oscilação completa da fonte, vem:
T
De acordo com a figura:
T
2
0,4 s
5
1
1
, vem: f 2,5 Hz
0,4
T
s2 20 cm
λ
• Comprimento de onda: (s3 s1) (30 10) 20 cm
• Período: T (t3 t1) (6 2) T 4s
ensino médio – 3ª série
b) Sendo de 0,5 m/s o módulo da velocidade de
propagação V da onda, determine o comprimento dessa onda.
V f, então:
0,5 2,5 0,2 m
79
3.
A figura a seguir reproduz duas fotografias instantâneas de uma onda que se deslocou para a direita numa corda.
(UNESP)
y
4.
Uma boia pode se deslocar livremente
ao longo de uma haste vertical, fixada no fundo do mar. Na figura a seguir, a curva cheia representa uma onda no instante t 0 s, e a curva
tracejada, a mesma onda no instante t 0,2 s.
Com a passagem dessa onda a boia oscila.
(FUVEST)
haste
0
40
20
60
80
x (cm)
y
0
20
40
60
80
x (cm)
a) Qual é o comprimento de onda dessa onda?
Observando as figuras, vemos que o comprimento de
onda é 40 cm.
b) Sabendo que no intervalo de tempo entre as
1
duas fotos,
s, a onda se deslocou menos
10
que um comprimento de onda, determine a
velocidade de propagação e a frequência
dessa onda.
0,5 m
boia
Calcule:
a) o menor valor possível da velocidade da onda.
De acordo com a figura, no intervalo de tempo
t 0,2 s o deslocamento da onda foi: s 0,5 m.
1
E esse deslocamento corresponde a
do compri4
mento de onda ().
Então:
4 s ⇒ 4 0,5 2 m.
Da mesma forma, o período e a frequência dessa
onda são:
T 4 0,2 T 0,8 s e f 1,25 Hz
Vmin f Vmin 2 1,25
Vmin 2,5 m/s
f 1,25 s
Comparando as duas fotos, verificamos que em
1
t s a onda se deslocou s 20 cm.
10
Como s T
, tem-se que t 2
2
Logo: T 2 Sendo V V
1
0,2 s.
10
, vem:
T
40
V 200 cm/s ou
0,2
V 2 m/s e f 1
5 Hz
T
b) o período de oscilação da bóia.
T 0,8 s
80
sistema anglo de ensino
Consulte
Roteiro – Unidade 19
Caderno de Exercícios – Unidade 8
Tarefa Mínima
Tarefa Complementar
AULA 24
Faça os exercícios 10 e 11.
AULA 25
Faça os exercícios 14 e 15.
AULA 24
1. Leia os itens 5 e 6.
2. Faça os exercícios 8 e 9.
AULA 25
Faça os exercícios 12 e 13.
Aula
• são longitudinais; portanto as partículas do meio
vibram na mesma direção de propagação dessas
ondas.
• são possuidoras de amplitude de vibração, que
depende da amplitude de vibração da fonte, podendo,
portanto, ser variável.
• não se propagam no vácuo; portanto as afirmações
verdadeiras são I e II.
Propriedades do som
1. Analise as afirmações a seguir.
I) Uma onda sonora necessita de um meio
material para se propagar.
II) Numa onda longitudinal, as partículas vibram na mesma direção em que as ondas
se propagam.
III) Todas as ondas sonoras têm igual amplitude
de vibração.
IV) As ondas sonoras propagam-se no vácuo
com uma velocidade de 300 000 km/s.
As verdadeiras são:
a) I e III
➜ b) I e II
c) II e IV
d) II e III
e) III e IV
As ondas sonoras:
• são mecânicas, necessitando, portanto, de um meio
material para se propagar.
ensino médio – 3ª série
26
2.
(FUVEST) Uma onda eletromagnética propagase no ar com velocidade praticamente igual à
da luz no vácuo (c 3 108 m/s), enquanto o
som se propaga no ar com a velocidade aproximada de 330 m/s. Deseja-se produzir uma
onda audível que se propague no ar com o
mesmo comprimento de transmissões de rádio
em frequência modulada (FM) de 100 MHz
(100 106 Hz). Calcule a freqüência da onda
audível.
O comprimento de onda das ondas de rádio é:
C
3 108
⇒3m
f
100 106
Portanto a frequência da onda audível deverá ser:
f
330
V
f
⇒ f 110 Hz
3
81
Consulte
Tarefa Complementar
Roteiro – Unidade 21
Caderno de Exercícios – Unidade 21
Faça o exercício 8.
Tarefa Mínima
1. Leia os itens de 1 a 3.
2. Faça os exercícios 1 e 2.
Aula
27
2. Uma onda estacionária é estabelecida numa
corda de 1,5 m de comprimento, com os extremos fixos. A frequência dessa onda é 15 Hz, e
ocorrem cinco ventres e seis nós. Determine a
frequência fundamental.
Cordas sonoras
L 1,5 m
1. A velocidade de propagação de uma onda em
uma corda fixa em suas extremidades é de 2
m/s. A corda apresenta ondas estacionárias
com nós separados de 1 cm. Calcule a frequência de vibração da corda.
Representando uma possível situação, temos:
2
Da figura, podemos ter:
5
1,5 0,6 m
2
como f 15 Hz, vem:
V f V 0,6 15
então: V 9 m/s
1 cm
1 cm
1 cm
Para a frequência fundamental temos:
2 cm e V 2 m/s.
Então:
f
V
2
⇒ f 100 Hz
f
2 102
Como a velocidade de propagação da onda é a mesma e
’ 2 1,5 3 m, vem:
f’ 82
9
V
f’ ⇒ f’ 3 Hz
3
’
sistema anglo de ensino
3. Uma corda de 60 cm de comprimento e densidade linear de 105 kg/m tem suas extremidades fixas. Calcule a frequência do som fundamental que ela emite quando submetida a uma
força de tração 8,1 N.
Portanto a frequência do som fundamental é:
f
V
9 102
⇒f
1,2
f 750 Hz
60 cm
Para o som fundamental, temos:
2 60
Consulte
120 cm
A velocidade de propagação do pulso na corda pode ser
Roteiro – Unidade 20
Caderno de Exercícios – Unidade 21
calculada pela relação:
Tarefa Mínima
V
5
, sendo F 8,1 N
10
F
Então: V 10
8,1
5
kg/m
900 m/s
1. Leia os itens de 1 a 4.
2. Faça os exercícios 16 e 17.
Tarefa Complementar
Faça os exercícios 15 e 18.
Aula
28
L
Tubos sonoros
4
Então: L 1. A frequência fundamental para o som emitido
por um tubo fechado é de 340 Hz. Se a velocidade do som no interior do tubo é de 340 m/s,
determine o comprimento do tubo.
1
L
4
4
L 25 cm
Como V f, temos que, para a frequência fundamental,
o comprimento de onda correspondente é:
340 340 1 m.
A situação correspondente é:
ensino médio – 3ª série
83
2.
Uma proveta graduada tem 40 cm
de altura e está com água no nível de 10 cm de
altura. Um diapasão de frequência 855 Hz,
vibrando próximo à extremidade aberta da
proveta, indica ressonância. Uma onda estacionária possível é representada na figura.
Calcule a velocidade do som nas condições
descritas.
(PUCCamp-SP)
Consulte
Roteiro – Unidade 21
Caderno de Exercícios – Unidade 21
Tarefa Mínima
Faça os exercícios 22 e 23.
Tarefa Complementar
Faça os exercícios 27 e 28.
40
10
0
Da figura, tem-se que:
3
(40 10) 40 cm 0,4 m
4
Como V f, vem:
V 0,4 855 ⇒ V 342 m/s
84
sistema anglo de ensino