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1. Nos gráficos a seguir são representadas duas ondas sonoras. Cada quadradinho vale 1 unidade.
Analisando cada um dos gráficos, conclui-se que o:
a) gráfico da onda A representa um som agudo e o da onda B um som grave.
b) gráfico da onda B representa um som agudo e o da onda A um som grave.
c) período e a frequência da onda B são respectivamente 8 s e 0,25 Hz.
d) período e a frequência da onda A são respectivamente 4 s e 0,125 Hz.
2. A tabela abaixo apresenta a frequência f de três diapasões.
Diapasão f (Hz)
1d 264
2d 352
3d 440
Considere as afirmações abaixo.
I. A onda sonora que tem o maior período é a produzida pelo diapasão 1d .
II. As ondas produzidas pelos três diapasões, no ar, têm velocidades iguais.
III. O som mais grave é o produzido pelo diapasão 3d .
Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III. 3. Quem é o companheiro inseparável do gaúcho na lida do campo? O cachorro, que com seu latido, ajuda a manter o gado na tropa. Com base nessa afirmação, preencha as lacunas da frase a seguir. As ondas sonoras são classificadas como ondas __________ e as de maior __________ têm menor __________. Os termos que preenchem correta e respectivamente o período acima são: a) longitudinais - frequência – comprimento de onda. b) transversais - frequência – velocidade. c) longitudinais - velocidade - comprimento de onda. d) transversais - velocidade – frequência.
4. Um pescador observa que seu barco oscila na direção vertical, para baixo e para cima 200
vezes em 50 s. O período de uma oscilação do barco é:
a) 4,0 s
b) 2,0 s
c) 1,0 s
d) 0,50 s
e) 0,25 s
5. As ondas em um oceano possuem 6,0 metros de distância entre cristas sucessivas. Se as
cristas se deslocam 12 m a cada 4,0 s, qual seria a frequência, em Hz, de uma boia colocada
nesse oceano?
a) 1,80
b) 1,50
c) 1,00
d) 1,20
e) 0,50
6. Um apontador laser emite uma radiação de comprimento de onda igual a 600 nm, isto é,
9600 10 m. São dadas a velocidade da luz no ar, 8c 3,0 10 m s, e a constante de
Planck, 346,6 10 J s. Os valores que melhor representam a frequência da radiação e a
energia de cada fóton são, respectivamente:
a) 50 Hz e 323,3 10 J.
b) 50 Hz e 351,32 10 J.
c) 180 Hz e 311,2 10 J.
d) 145,0 10 Hz e 201,8 10 J.
e) 145,0 10 Hz e 193,3 10 J.
7. Considere que, de forma simplificada, a resolução máxima de um microscópio óptico é igual ao comprimento de onda da luz incidente no objeto a ser observado. Observando a célula representada na figura abaixo, e sabendo que o intervalo de frequências do espectro de luz
visível está compreendido entre 144,0 10 Hz e 147,5 10 Hz, a menor estrutura celular que se
poderia observar nesse microscópio de luz seria: (Se necessário, utilize 8c 3 10 m s.)
a) o ribossomo. b) o retículo endoplasmático. c) a mitocôndria. d) o cloroplasto.
8. Uma corda ideal está atada a um diapasão que vibra com frequência 1f e presa a um corpo
de massa m 2,5 kg, conforme a figura 1. A onda estacionária que se forma possui 6 ventres
que formam 3,0 m de comprimento.
Um diapasão de frequência 2f é posto a vibrar na borda de um tubo com água, conforme a
figura 2.
O nível da água vai diminuindo e, na altura de 42,5 cm, ocorre o primeiro aumento da
intensidade sonora. Desprezando os atritos e considerando a roldana ideal, a razão entre as
frequências 2f e 1f é de aproximadamente:
Dado: densidade linear da corda 250 g m.
a) 2,0
b) 4,0
c) 20,0
d) 40,0
e) 60,0
9. Um patinador em velocidade constante de 18 km h vai ao encontro de uma escadaria,
batendo palma. O som produzido pela palma é refletido horizontalmente em cada degrau de
1m de largura, fazendo com que o patinador perceba um som composto por vários tons. A
menor componente de frequência da onda sonora refletida percebida com um máximo de
intensidade pelo patinador, em Hz, é:
Dado: velocidade de propagação do som: 340 m s.
a) 167,5
b) 170,0
c) 172,5
d) 340,0
e) 345,0
10. Uma corda de 60 cm, em um violão, vibra a uma determinada frequência. É correto
afirmar que o maior comprimento de onda dessa vibração, em cm, é:
a) 60.
b) 120.
c) 30.
d) 240.
11. Pedro é músico e estudante de Física. Certo dia, Pedro estava no alto de um palco afinando seu violão. Ele usava um diapasão em Lá fundamental do piano que vibra com uma
frequência de 440,00 Hz. Por um descuido, Pedro inadvertidamente deixou o diapasão cair.
Ele, que tem um ouvido muito bom, percebeu que enquanto o diapasão caía, o som percebido
se alterava para frequências diferentes daqueles 440,00 Hz que ele estava ouvindo antes.
Muito curioso, Pedro resolveu determinar a frequência do diapasão percebido por ele, no instante imediatamente antes de o diapasão tocar o chão. Para isso, ele mediu a altura de
queda em 1,80 m e considerando a velocidade do som no ar como 330,00 m s, ele chegou a
um valor de:
a) 438,15 Hz
b) 432,14 Hz
c) 332,12 Hz
d) 330,00 Hz
e) 324,10 Hz
12. A qualidade do som que permite distinguir um som forte de um som fraco, por meio da amplitude de vibração da fonte sonora é definida como: a) timbre b) altura c) intensidade d) tubo sonoro 13. A radiação eletromagnética tem uma natureza bastante complexa. Em fenômenos de interferência, por exemplo, ela apresenta um comportamento __________. Já em processo de emissão e de absorção ela pode apresentar um comportamento __________. Pode também ser descrita por “pacotes de energia” (fótons) que se movem no vácuo com velocidade de
aproximadamente 300.000 km s e têm massa __________.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas. a) ondulatório – ondulatório – nula. b) ondulatório – corpuscular – nula. c) ondulatório – corpuscular – diferente de zero. d) corpuscular – ondulatório – diferente de zero. e) ondulatório – ondulatório – diferente de zero.
14. Considere um sistema formado por duas cordas elásticas diferentes, com densidades
lineares 1μ e 2 ,μ tal que 1 2.μ μ Na corda de densidade linear 1μ é produzido um pulso que
se desloca com velocidade constante e igual a v, conforme indicado na figura abaixo.
Após um intervalo de tempo t, depois de o pulso atingir a junção das duas cordas, verifica-se
que o pulso refratado percorreu uma distância 3 vezes maior que a distância percorrida pelo
pulso refletido. Com base nessas informações, podemos afirmar, respectivamente, que a relação entre as densidades lineares das duas cordas e que as fases dos pulsos refletido e refratado estão corretamente relacionados na alternativa:
a) 1 23 ,μ μ o pulso refletido sofre inversão de fase mas o pulso refratado não sofre inversão
de fase.
b) 1 23 ,μ μ os pulsos refletido e refratado não sofrem inversão de fase.
c) 1 29 ,μ μ o pulso refletido não sofre inversão de fase mas o pulso refratado sofre inversão
de fase.
d) 1 29 ,μ μ os pulsos refletido e refratado não sofrem inversão de fase.
15. Na opinião de especialistas, a descoberta do mecanismo da autofagia, que levou ao Prêmio Nobel de Medicina 2016, pode contribuir para uma melhor compreensão de patologias, como as vinculadas ao envelhecimento. Na maioria das patologias, a autofagia deve ser estimulada, como nas doenças neurodegenerativas, para eliminar os aglomerados de proteínas que se acumulam nas células enfermas. A tabela mostra, aproximadamente, as faixas de frequência de radiações eletromagnéticas e a figura da escala nanométrica mostra, entre outras, as dimensões de proteínas e de células do sangue. Faixas de frequência de radiações eletromagnéticas
Radiação Micro-ondas
Infravermelho Ultravioleta Raios X Raios gama
Faixas de frequências
8 1110 10 12 1410 10 15 1610 10 17 1910 10 20 2210 10
Considerando-se essas informações e sabendo-se que a velocidade de propagação da luz no
ar é igual a 83,0 10 m s, para que se observem proteínas e células sanguíneas, podem-se
utilizar, respectivamente, as radiações: a) raios X e raios gama. b) micro-ondas e raios X. c) raios gama e micro-ondas. d) ultravioleta e infravermelho. e) infravermelho e micro-ondas. 16. Uma corda inextensível tem uma de suas extremidades fixada em uma parede vertical. Na outra extremidade, um estudante de física produz vibrações transversais periódicas, com
frequência de 2 Hz. A figura abaixo ilustra a onda transversal periódica resultante na corda.
Com base nesses dados, o estudante determina a Amplitude, o Período e a Velocidade de Propagação dessa onda. Esses valores são iguais a:
a) 20 cm, 0,5 s e 0,4 m s
b) 20 cm, 2 s e 40 m s
c) 40 cm, 0,5 s e 20 m s
d) 40 cm, 2 s e 0,2 m s
17. Ainda amplamente usada na medicina, a radiação X (composta por raios X) é uma forma de radiação eletromagnética, de natureza semelhante à luz. A maioria dos raios X possuem
comprimentos de onda entre 0,01 a 10 nanômetros, correspondendo a frequências na faixa de
30 petahertz a 30 exahertz 16(3 10 Hz a 193 10 Hz) e energias entre 100 eV até
100 keV. Em relação à radiação X, assinale a alternativa correta.
a) Há dois tipos de campos oscilantes envolvidos, que são os campos elétrico e magnético, paralelos entre si. b) Não sofre interferência, polarização, refração ou reflexão. c) É composta de ondas longitudinais. d) Em geral, apresenta maior facilidade de penetração em tecidos moles que a luz visível.
18. Se o ser humano pode ouvir sons de 20 a 20.000 Hz e sendo a velocidade do som no ar
igual a 340 m s, qual o menor comprimento de onda audível pelo ser humano, em m?
a) 17
b) 1,7
c) 11,7 10
d) 21,7 10
19. As notas musicais podem ser agrupadas de modo a formar um conjunto. Esse conjunto pode formar uma escala musical. Dentre as diversas escalas existentes, a mais difundida é a escala diatônica, que utiliza as notas denominadas dó, ré, mi, fá, sol, lá e si. Essas notas estão organizadas em ordem crescente de alturas, sendo a nota dó a mais baixa e a nota si a mais alta. Considerando uma mesma oitava, a nota si é a que tem menor: a) amplitude. b) frequência.
c) velocidade. d) intensidade. e) comprimento de onda. 20. Hipertermia é conhecida desde a época de Hipócrates, o pai da medicina que foi o primeiro a usar calor para tratar tumores malignos. A técnica visa matar as células cancerosas, que submetidas ao calor por mais de 30 minutos coagulam o seu núcleo. Este calor não causa nenhum dano às células normais. E mesmo, se não provocar a morte da célula doente, a enfraquece, tornando-a mais susceptível às radiações e aos medicamentos quimioterápicos. Portanto a hipertermia é um auxiliar valioso, se usado juntamente aos tratamentos como Quimioterapia ou Radioterapia, permitindo usar doses menores e menos tóxicas. O calor causa a desnaturação e a coagulação das proteínas celulares, fazendo romper a membrana o que ocorre então a apoptose e a célula é fagocitada pelos macrófagos (elementos da série branca do sangue que engolem e eliminam os fragmentos das células degeneradas). O uso do calor é corroborado pela teoria de Otto H. Warburg, cientista que recebeu o prêmio Nobel por duas vezes. Ele provou que a falta de oxigênio nas células produz o câncer, e o aumento local de oxigênio mata a célula neoplásica, pois ela é anaeróbica. Partindo desse princípio, entende-se que o calor faz aumentar a circulação/oxigenação no local afetado e isso combate as células cancerígenas. A Hipertermia evoluiu muito. São encontradas muitas formas de calor usadas em tratamentos, dentre elas: as mantas térmicas, as micro-ondas, o ultrassom focalizado (FUS ou HIFU), a sauna de infravermelho, o aquecimento por indução, a hipertermia magnética, a infusão de líquidos quentes entre tantos outros. Dentre as várias formas de se aplicar a hipertermia, pode-se inferir que elas: a) apresentam em comum a utilização somente de ondas eletromagnéticas. b) utilizam-se de ondas eletromagnéticas de frequência superior às ondas de raios X. c) apresentam em comum a utilização somente de ondas mecânicas.
d) quando utilizam ondas de pressão, têm frequência inferior a 20.000 Hz.
e) quando utilizam ondas eletromagnéticas, apresentam comprimento de onda superior à radiação gama. 21. Quando aplicada na medicina, a ultrassonografia permite a obtenção de imagens de estruturas internas do corpo humano. Ondas de ultrassom são transmitidas ao interior do corpo. As ondas que retornam ao aparelho são transformadas em sinais elétricos, amplificadas, processadas por computadores e visualizadas no monitor de vídeo. Essa modalidade de diagnóstico por imagem baseia-se no fenômeno físico denominado: a) ressonância. b) reverberação. c) reflexão. d) polarização. e) dispersão. 22. Desde Isaac Newton, partimos do pressuposto de que as mesmas leis físicas que são válidas para a Terra, são válidas para qualquer outro lugar do espaço, embora os resultados possam apresentar diferenças. Considere um mesmo experimento sendo realizado na Terra e, supostamente, em Marte. Nesta hipótese, só o planeta muda, permanecendo iguais todas as outras condições, desprezando, em ambos, todas as formas de atritos. Assinale a opção em que o experimento proposto, embora obedeça às mesmas leis, traz um resultado diferente, quando realizado nos dois planetas: a) Um ímã é aproximado de uma espira circular metálica. Durante a aproximação, surge uma corrente elétrica na espira. b) Mede-se o período de um pêndulo simples de mesmo comprimento. c) Uma massa comprime, horizontalmente, uma mola, deformando-a em 10 cm. O sistema massa-mola armazena uma certa quantidade de energia potencial elástica. d) Dois fios metálicos paralelos, percorridos por correntes elétricas, de sentidos contrários, repelem-se. Neste caso, considere, apenas, as forças magnéticas entre os fios. 23. Em relação às ondas sonoras, é correto afirmar:
a) O fato de uma pessoa ouvir a conversa de seus vizinhos de apartamento através da parede da sala é um exemplo de reflexão de ondas sonoras. b) A qualidade fisiológica do som que permite distinguir entre um piano e um violino, tocando a mesma nota, é chamada de timbre e está relacionada com a forma da onda. c) Denominam-se infrassom e ultrassom as ondas sonoras cujas frequências estão compreendidas entre a mínima e a máxima percebidas pelo ouvido humano. d) A grandeza física que diferencia o som agudo, emitido por uma flauta, do som grave, emitido por uma tuba, é a amplitude da onda. e) A propriedade das ondas sonoras que permite aos morcegos localizar obstáculos e suas presas é denominada refração. 24. A avaliação audiológica de uma pessoa que apresentava dificuldades para escutar foi realizada determinando-se o limiar de nível sonoro de sua audição (mínimo audível), para várias frequências, para os ouvidos direito e esquerdo separadamente. Os resultados estão apresentados nos gráficos abaixo, onde a escala de frequência é logarítmica, e a de nível sonoro, linear.
A partir desses gráficos, pode-se concluir que essa pessoa:
a) não escuta um sussurro de 18 dB, independente de sua frequência.
b) percebe o som da nota musical lá, de 440 Hz, apenas com o ouvido esquerdo,
independente do nível sonoro. c) é surda do ouvido esquerdo. d) escuta os sons de frequências mais altas melhor com o ouvido direito do que com o esquerdo.
e) escuta alguns sons sussurrados, de frequência abaixo de 200 Hz, apenas com o ouvido
direito. 25. No imóvel representado, as paredes que delimitam os ambientes, bem como as portas e janelas, são isolantes acústicos. As portas externas e janelas estão fechadas e o ar em seu interior se encontra a uma temperatura constante, podendo ser considerado homogêneo.
Uma pessoa, junto à pia da cozinha, consegue conversar com outra, que se encontra no interior do quarto, com a porta totalmente aberta, uma vez que, para essa situação, é possível ocorrer com as ondas sonoras, a: a) reflexão, apenas. b) difração, apenas. c) reflexão e a refração, apenas. d) reflexão e a difração, apenas. e) reflexão, a refração e a difração. 26. Um garoto que passeia de carro com seu pai pela cidade, ao ouvir o rádio, percebe que a sua estação de rádio preferida, a 94,9 FM, que opera na banda de frequência de megahertz, tem seu sinal de transmissão superposto pela transmissão de uma rádio pirata de mesma frequência que interfere no sinal da emissora do centro em algumas regiões da cidade. Considerando a situação apresentada, a rádio pirata interfere no sinal da rádio pirata interfere no sinal da rádio do centro devido à: a) atenuação promovida pelo ar nas radiações emitidas. b) maior amplitude da radiação emitida pela estação do centro. c) diferença de intensidade entre as fontes emissoras de ondas. d) menor potência de transmissão das ondas da emissora pirata. e) semelhança dos comprimentos de onda das radiações emitidas. 27. Na Figura I, estão representados os pulsos P e Q, que estão se propagando em uma corda e se aproximam um do outro com velocidades de mesmo módulo. Na Figura II, está representado o pulso P, em um instante t, posterior, caso ele estivesse se propagando sozinho.
A partir da análise dessas informações, assinale a alternativa em que a forma da corda no instante t está CORRETAMENTE representada.
a)
b)
c)
d) 28. O efeito Doppler é um fenômeno ondulatório, que surge quando existe um movimento relativo entre a fonte da onda e um observador. O efeito analisa a frequência percebida pelo observador, que é diferente daquela emitida pela fonte. Vamos supor que uma ambulância, com a sirene tocando, se mova com velocidade constante de 25 m/s, em relação a um pedestre que se encontra em repouso, em uma calçada. Em relação à situação exposta, pode-se inferir que: a) a frequência da sirene, percebida pelo pedestre, será a mesma, quando a ambulância se afasta do mesmo. b) a frequência da sirene, percebida pelo pedestre, será menor, quando a ambulância se aproxima do mesmo. c) a frequência da sirene, percebida pelo pedestre, será maior, quando a ambulância se afasta do mesmo. d) a frequência da sirene, percebida pelo pedestre, será a mesma, quando a ambulância se aproxima do mesmo. e) a frequência da sirene, percebida pelo pedestre, será maior, quando a ambulância se aproxima do mesmo. 29. A coloração do céu deve-se à dispersão da luz do Sol pelas partículas que compõem a atmosfera. Observamos que o céu é azul exceto quando o Sol encontra-se na linha do horizonte, no crepúsculo, quando sua cor é avermelhada. Lord Rayleigh mostrou que a intensidade I de luz espalhada é proporcional à quarta potência da frequência (I f 4). O comprimento de onda do azul e do vermelho são, respectivamente, da ordem de 400 nm e 720 nm. A razão entre as intensidades dispersadas da luz azul pela da vermelha é de, aproximadamente: a) 0,1 b) 0,3 c) 1,8 d) 3,2 e) 10,5 30. O efeito Tyndall é um efeito óptico de turbidez provocado pelas partículas de uma dispersão coloidal. Foi observado pela primeira vez por Michael Faraday em 1857 e, posteriormente, investigado pelo físico inglês John Tyndall. Este efeito é o que torna possível, por exemplo, observar as partículas de poeira suspensas no ar por meio de uma réstia de luz, observar gotículas de água que formam a neblina por meio do farol do carro ou, ainda, observar o feixe luminoso de uma lanterna por meio de um recipiente contendo gelatina.
Ao passar por um meio contendo partículas dispersas, um feixe de luz sofre o efeito Tyndall devido: a) à absorção do feixe de luz por este meio. b) à interferência do feixe de luz neste meio. c) à transmissão do feixe de luz neste meio. d) à polarização do feixe de luz por este meio. e) ao espalhamento do feixe de luz neste meio. 31. As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então, as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da curvatura da Terra. Entretanto sabemos que é possível transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido à ionosfera. Com ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por meio da: a) reflexão. b) refração. c) difração. d) polarização. e) interferência. 32. Quando um carro com som alto se afasta ou se aproxima de uma pessoa, percebe-se uma mudança no som. Isso é devido:
a) ao movimento relativo entre a pessoa e o carro (fonte de som), conhecido como Efeito Doppler. b) à mudança na velocidade do som, quando o carro se afasta ou se aproxima da pessoa. c) ao movimento de rotação da Terra. d) à umidade relativa do ar. e) ao som percebido que é sempre o mesmo, independente de movimento entre fonte e a pessoa. 33. Em um trecho reto de determinada estrada, um fusca move-se do ponto A para o ponto B com velocidade de 20 m/s. Dois outros carros estão passando pelos pontos A e B, com velocidade de 20 m/s, porém com sentido contrário ao do fusca, conforme ilustrado na figura a seguir. Nesse momento, o motorista do fusca começa buzinar e o som emitido pela buzina tem frequência f.
Denominando as frequências ouvidas pelos motoristas dos carros que passam pelos pontos A e B de fA e fB , respectivamente, pode-se concluir que: a) fA = fB > f b) fA = fB < f c) fA > f > fB d) fA < f < fB e) fA = fB = f 34. Ao contrário dos rádios comuns (AM ou FM), em que uma única antena transmissora é capaz de alcançar toda a cidade, os celulares necessitam de várias antenas para cobrir um vasto território. No caso dos rádios FM, a frequência de transmissão está na faixa dos MHz (ondas de rádio), enquanto, para os celulares, a frequência está na casa dos GHz (micro-ondas). Quando comparado aos rádios comuns, o alcance de um celular é muito menor. Considerando-se as informações do texto, o fator que possibilita essa diferença entre propagação das ondas de rádio e as de micro-ondas é que as ondas de rádio são: a) facilmente absorvidas na camada da atmosfera superior conhecida como ionosfera. b) capazes de contornar uma diversidade de obstáculos como árvores, edifícios e pequenas elevações. c) mais refratadas pela atmosfera terrestre, que apresenta maior índice de refração para as ondas de rádio. d) menos atenuadas por interferência, pois o número de aparelhos que utilizam ondas de rádio é menor. e) constituídas por pequenos comprimentos de onda que lhes conferem um alto poder de penetração em materiais de baixa densidade. 35. A frequência fundamental de um tubo de órgão fechado é igual a 170,0 Hz. O comprimento do tubo fechado e a frequência do terceiro harmônico são, respectivamente: a) 0,5 m e 850 Hz b) 1,0 m e 850 Hz c) 1,0 m e 510 Hz d) 0,5 m e 510 Hz e) 2,0 m e 340 Hz 36. O comprimento de uma corda de guitarra é 64,0 cm. Esta corda é afinada para produzir uma nota com frequência igual a 246 Hz quando estiver vibrando no modo fundamental. Se o comprimento da corda for reduzido à metade, a nova frequência fundamental do som emitido será: a) 123 Hz b) 246 Hz c) 310 Hz d) 369 Hz e) 492 Hz 37. Determine a velocidade de propagação da onda para um fio de aço de 80,0 cm de comprimento e 200,0 g de massa, que é mantido tracionado pelas extremidades fixas. Nesse fio originam-se ondas mecânicas estacionárias, formando 5 (cinco) nós, quando excitado por uma fonte de onda de 80,0 Hz. Assinale a alternativa correta, em relação ao contexto. a) 16,0 m/s b) 25,6 m/s c) 32,0 m/s d) 12,8 m/s e) 8,0 m/s 38. O fone de ouvido tem se tornado cada vez mais um acessório indispensável para os adolescentes que curtem suas músicas em todos os ambientes e horários. Antes do advento do iPod e outros congêneres, para ouvir as músicas da parada de sucessos, os jovens tinham que carregar seu radinho portátil sintonizado em FM (frequência modulada). Observando o painel de um desses rádios, calcule a razão aproximada entre o maior e o menor comprimento de onda para a faixa de valores correspondentes a FM.
a) 0,81 b) 0,29 c) 1,65 d) 0,36 e) 1,23 39. Um campo elétrico de amplitude máxima A se propaga no ar na direção y, na velocidade da luz (c = 3 x 108 m/s). A figura abaixo ilustra a curva da intensidade do campo elétrico, em função de y, que se situa no plano yz. Qual das afirmações está correta:
a) A frequência de oscilação do campo é f = 50 MHz e a sua polarização é vertical na direção z. b) A frequência de oscilação do campo é f = 5 GHz e a sua polarização é horizontal na direção x. c) A frequência de oscilação do campo é f = 50 MHz e a sua polarização é circular. d) A frequência de oscilação do campo é f = 5 GHz e a sua polarização é vertical na direção z. e) A frequência de oscilação do campo é f = 10 GHz e a sua polarização é circular. 40. Um estudo de sons emitidos por instrumentos musicais foi realizado, usando um microfone ligado a um computador. O gráfico a seguir, reproduzido da tela do monitor, registra o movimento do ar captado pelo microfone, em função do tempo, medido em milissegundos, quando se toca uma nota musical em um violino.
Nota dó ré mi fá sol lá si
Frequência (Hz) 262 294 330 349 388 440 494
Consultando a tabela acima, pode-se concluir que o som produzido pelo violino era o da nota: a) dó. b) mi. c) sol. d) lá. e) si.
41. Um náufrago em uma ilha resolve fazer um cronômetro utilizando um pêndulo simples oscilando com baixas amplitudes. Considere o módulo da aceleração da gravidade g = 10 m/s2. Para que esse pêndulo execute uma oscilação completa a cada segundo, o náufrago deve construir um pêndulo com um comprimento de aproximadamente: a) 10 m. b) 1,0 m. c) 0,25 m. d) 0,5 m. 42. Associe as imagens seguintes aos nomes dos fenômenos físicos correspondentes na coluna abaixo.
( ) Interferência ( ) Reflexão ( ) Refração ( ) Difração Assinale a opção que apresenta a sequência correta. a) IV – I – III – II b) IV – III – II – I c) III – I – IV – II d) III – IV – II – I
43. Uma fonte sonora está situada no ponto de coordenadas x 0 m e y 0 m e outra no
ponto de coordenadas x 0 m e y 4 m. As ondas produzidas pelas duas fontes têm a
mesma frequência e estão em fase. Um observador situado no ponto de coordenadas x 3 m
e y 0 m nota que a intensidade do som diminui quando ele se move paralelamente ao eixo y
no sentido positivo ou no sentido negativo. Se a velocidade do som no local é 340 m s, a
menor frequência das fontes, em Hz, que pode explicar essa observação é:
a) 85
b) 170
c) 340
d) 680
e) 1360
44. O morcego emite pulsos de curta duração de ondas ultrassônicas, os quais voltam na forma de ecos após atingirem objetos no ambiente, trazendo informações a respeito das suas dimensões, suas localizações e dos seus possíveis movimentos. Isso se dá em razão da sensibilidade do morcego em detectar o tempo gasto para os ecos voltarem, bem como das pequenas variações nas frequências e nas intensidades dos pulsos ultrassônicos. Essas características lhe permitem caçar pequenas presas mesmo quando estão em movimento em relação a si. Considere uma situação unidimensional em que uma mariposa se afasta, em
movimento retilíneo e uniforme, de um morcego em repouso. A distância e velocidade da mariposa, na situação descrita, seriam detectadas pelo sistema de um morcego por quais alterações nas características dos pulsos ultrassônicos? a) Intensidade diminuída, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida diminuída. b) Intensidade aumentada, o tempo de retorno diminuído e a frequência percebida diminuída. c) Intensidade diminuída, o tempo de retorno diminuído e a frequência percebida aumentada. d) Intensidade diminuída, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida aumentada. e) Intensidade aumentada, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida aumentada.
45. Uma jovem de 60 kg realiza seu primeiro salto de paraquedas a partir de um helicóptero
que permanece estacionário. Desde o instante do salto até o momento em que ela aciona a
abertura do paraquedas, passam-se 12s e durante todo esse tempo em que a jovem cai em
queda livre, ela emite um grito de desespero cuja frequência é de 230 Hz.
Considerando a velocidade do som igual a 340 m / s e o módulo da aceleração da gravidade
igual a 210 m / s , determine a frequência aparente aproximada desse grito, emitido no instante
12s, quando percebida pelo instrutor de salto situado no helicóptero.
Despreze a resistência do ar até a abertura do paraquedas. a) 140 b) 160 c) 170 d) 230 e) 250
Gabarito: Resposta da questão 1: [B] Análise das alternativas: [A] Falsa. Altas frequências audíveis indicam sons agudos e baixas frequências sons graves. Como a frequência da onda é inversamente proporcional ao tempo de propagação e também ao comprimento de onda, a onda A tem menor frequência que a onda B e, portanto possui um som mais grave que a onda B. [B] Verdadeira. Conforme justificativa do item anterior.
[C] Falsa. Para a onda B, com os dados do gráfico: Período 4 s e frequência:
1 1f f f 0,25 Hz.
T 4
[D] Falsa. Para a onda A, com os dados do gráfico: Período 8 s e frequência:
1 1f f f 0,125 Hz.
T 8
Resposta da questão 2: [D] Análise das afirmativas: [I] Verdadeira. Como período e frequência são inversamente proporcionais, o maior período terá a menor frequência. [II] Verdadeira. Se a temperatura do ar for constante, a velocidade do som também será constante, portanto as velocidades das ondas produzidas pelos três diapasões serão iguais.
[III] Falsa. Sons graves possuem frequências mais baixas, logo, o diapasão 1d é o mais grave
de todos. Resposta da questão 3: [A] As ondas sonoras são ondas mecânicas classificadas como longitudinais, pois sua vibração ocorre na mesma direção da propagação. Como frequência e comprimento de onda são inversamente proporcionais de acordo com a equação:
v fλ
Logo, as ondas de maior frequência, possuem menor comprimento de onda. Resposta da questão 4: [E]
200f f 4 Hz
50
1 1T T T 0,25 s
f 4
Resposta da questão 5: [E]
A onda possui comprimento 6,0 m, desloca-se 12 m em 4 s. Logo, se deslocará 6 m em 2 s,
dessa forma, o período da onda vale 2 s.
1 1f f f 0,5 Hz
T 2
Resposta da questão 6: [E] Pela equação geral das ondas, com a velocidade e comprimento de onda, descobrimos sua frequência:
814
9
v 3 10 m sv f f f 5 10 Hz
600 10 mλ
λ
Já a energia da radiação é dada por:
E hf onde h é a constante de Planck e f é a frequência: 34 14 19E 6,6 10 J s 5 10 Hz E 3,3 10 J
Resposta da questão 7: [B] Pela equação fundamental da ondulatória:
cc f .
fλ λ
Pela expressão, o menor comprimento de onda corresponde à maior frequência. Assim:
87 9
14
3 104 10 m 400 10 m 400 nm.
7,5 10λ λ
Assim, poderiam ser vistas estruturas com tamanho maior ou igual a 400 nm. Das mostradas
na figura, a menor é o retículo endoplasmático, com 420 nm.
Resposta da questão 8: [C]
Para a frequência 1f , pela equação de Lagrange:
1 13
n T 6 2,5 10f f 10 Hz
2 2 3 250 10μ
l
Para a frequência 2f , o comprimento de onda deve ser:
242,5 10 1,7 m4
λλ
Admitindo somv 340 m s, pela equação fundamental:
som 2 2 2v f 340 1,7 f f 200 Hzλ
Logo, a razão pedida será:
2
1
f 200r
f 10
r 20
Resposta da questão 9: [C]
Cada palma dada pelo patinador gera uma onda sonora composta por uma faixa de frequência com diferentes alturas.
A geometria da escadaria permite que a frequência, ou melhor, que a componente de maior
comprimento λ de onda, (ou, o que é equivalente, de menor frequência), a ser amplificada,
seja tal que:
1 2 m2
λλ
A frequência da componente de onda amplificada e refletida é calculada da seguinte forma:
c 340f c f 170 Hz
2 λ
λ
sendo c a velocidade de propagação do som no ar.
Como o patinador se aproxima com velocidade relativa 0v 18 km h 5 m s da escadaria, ele
percebe uma frequência maior por conta do Efeito Doppler, dada da seguinte forma:
0p
p
c v 340 5f f 170
c 340
f 172,5 Hz
Resposta da questão 10: [B] O maior comprimento de onda corresponde à corda vibrando no 1º harmônico, formando um único fuso. Assim:
11 1L 2 L 2 60 120 cm.
2
λλ λ
Resposta da questão 11: [B]
Considerando 2g 10 m s , aplicando a equação de Torricelli, calcula-se a velocidade do
diapasão ao atingir o chão. 2 2 2
0v v 2gh 0 2 10 1,8 36 v 6 m s.
Aplicando a expressão do efeito Doppler, calcula-se a frequência aparente:
somap ap ap
som diap
v 330f f f 440 f 432,14 Hz.
v v 330 6
Resposta da questão 12: [C]
A intensidade sonora está relacionada com a amplitude do som, permitindo a distinção de sons fracos e sons fortes. Ondas sonoras de grande amplitude são ondas que transportam grande energia e já as ondas de pouca amplitude são ondas que transportam pouca energia. Resposta da questão 13: [B] A interferência está associada ao comportamento ondulatório da radiação eletromagnética enquanto que o efeito fotoelétrico está associado ao comportamento corpuscular. O fóton que é tido com a partícula fundamental da luz não possui massa. Resposta da questão 14: [D] Sabendo que a velocidade de propagação de uma onda na corda depende da intensidade da
força de tração T na mesma e da sua densidade linear ,μ de acordo com a equação:
Tv
μ
E que a onda refratada na corda de menor densidade linear possui o triplo da velocidade da corda de maior densidade linear, podemos relacionar as duas equações lembrando que as trações nas cordas são iguais. Para a corda 1:
11
Tv
μ
E para a corda 2:
2 12
Tv 3v
μ
Fazendo a razão da corda 2 pela 1:
1
1
T
3v
v
2
T
μ 11 2
2
1
3 9μ
μ μμ
μ
Por fim, o pulso da corda de maior densidade não sofre inversão de fase ao encontrar com a corda menor, nem para a refração e tão pouco para a reflexão. Ver figura ilustrativa abaixo.
Resposta da questão 15: [D]
8 9
8 8
9 8
16
8 4 9
8 8
4 9 5
13
v f
3 10 10 10 f
3 10 3 10f f
10 10 10
f 3 10 ultravioleta
v f
3 10 6 10 10 f
3 10 3 10f f
6 10 10 6 10
f 1,5 10 infravermelho
λ
λ
Resposta da questão 16: [A]
Do gráfico, a amplitude é A 20 cm.
- O período é o inverso da frequência:
1 1T T 0,5 s.
f 2
- Ainda do gráfico, o comprimento de onda é.
20 cm 0,2 m.λ
Calculando a velocidade de propagação:
v f 0,2 2 v 0,4 m/s.λ
Resposta da questão 17: [D] Análise das alternativas falsas: [A] Falsa. Os campos elétrico e magnético são perpendiculares entre si.
[B] Falsa. Interferência, polarização, refração ou reflexão são fenômenos comuns às ondas eletromagnéticas. [C] Falsa. São ondas transversais. Resposta da questão 18: [D] O enunciado pede o menor comprimento de onda audível, dessa forma, usaremos a maior frequência audível.
som
2
v f
340 20.000
340
20.000
1,7 10
λ
λ
λ
λ
Resposta da questão 19: [E] Da equação fundamental da ondulatória:
vv f .
fλ λ
A nota mais alta (mais aguda) é a de maior frequência, portanto, a de menor comprimento de onda. Resposta da questão 20: [E] As radiações eletromagnéticas citadas no enunciado para a aplicação da hipertermia são infravermelho e micro-ondas. Essas duas radiações apresentam comprimentos de onda superiores ao da radiação gama, que, aliás, são os menores do espectro eletromagnético. Considerando que o meio seja o vácuo, a velocidade de propagação é a mesma para todas as ondas eletromagnéticas. Da equação fundamental da ondulatória:
cc f .
fλ λ
Como a radiação gama apresenta maior frequência, ela também apresenta menor comprimento de onda. Resposta da questão 21: [C] O fato da onda sonora bater em um obstáculo e retornar caracteriza a reflexão. Resposta da questão 22: [B] O período (T) de um pêndulo simples é dado pela expressão:
T = 2L
g, sendo L o comprimento do fio e g a intensidade do campo gravitacional local. Como
os campos gravitacionais nas superfícies de Marte e da Terra são diferentes, tendo os pêndulos mesmo comprimento, os períodos são diferentes. Resposta da questão 23: [B] a) Errada. O fenômeno predominante nesse caso é a difração do som.
b) Correta. È por isso que o timbre é conhecido como “a cor do som”. Pois, assim como uma cor pode ser ou não agradável aos nossos olhos, um timbre pode ser ou não agradável aos nossos ouvidos. O timbre é uma característica individual de cada fonte sonora, de cada instrumento. c) Errada. Infrassom e ultrassom são as ondas sonoras de frequência abaixo e acima das frequências mínima e máxima percebidas pelo ouvido humano, respectivamente (20 Hz e 20.000 Hz) d) Errada. A grandeza que diferencia um som agudo (alto) de um som grave (baixo) é a frequência. e) Errada. A propriedade em questão e a reflexão. Resposta da questão 24: [E]
O gráfico nos dá a menor intensidade sonora que cada ouvido da pessoa pode perceber, ou seja: somente são escutados sons com intensidades acima da linha do gráfico para cada
ouvido. Por exemplo, para a frequência de 1.000 Hz, o ouvido direito começa a ouvir a partir
da intensidade de 63 dB e o esquerdo, a partir de 38 dB. Portanto, para frequências acima de
200 Hz, ele ouve melhor com o ouvido esquerdo do que com o ouvido direito. Para frequência
abaixo de 200 Hz, ele ouve melhor com o ouvido direito do que com o esquerdo.
Assim, analisemos as opções:
[A] Errada. Como mostra o gráfico, há uma pequena faixa onde a linha de 18 dB está acima
dos dois gráficos, portanto os dois ouvidos podem escutar um sussurro de 18 dB.
[B] Errada. Um som de frequência 440 Hz o ouvido esquerdo escuta a partir de 28 dB e, o
direito, a partir de 41dB.
[C] Errada. [D] Errada.
[E] Correta. Interpretando sussurros como sons de nível sonoro abaixo de 15 dB, frequências
abaixo de 200 Hz, apenas o ouvido direito escuta.
Resposta da questão 25: [D] Pode ocorrer reflexão nas paredes ou difração ( contorno de um obstáculo).
Resposta da questão 26: [E] Da equação fundamental da ondulatória:
c c
p p
Para a rádio do centro: v f
Para a rádio pirata: v f
Como a velocidade de propagação da onda é a mesma, pois se trata do mesmo meio (ar), se as frequências são iguais, os comprimentos onde também o são. Resposta da questão 27: [D] Notamos que a crista do pulso P deslocou 30 unidades (de 30 até 60) para a direita. Como as velocidades têm mesmo módulo, a crista do pulso Q também deslocou 30 unidades, mas para esquerda, atingindo, então, a posição 80. Resposta da questão 28: [E]
Da equação fundamental da ondulatória:
vv f f .
Como a velocidade do som no ar é a mesma em todas as direções, o comprimento de onda e a frequência são inversamente proporcionais. A figura mostra os comprimentos de onda ouvidos pelo motorista, que é o comprimento de onda emitido pela fonte, e dois pedestres (observador 1 e observador 2) em repouso em relação à calçada. O observador 1, do qual o veículo se afasta, recebe som de maior comprimento de onda, portanto, de menor frequência, ou seja, um som mais grave; O observador 2, do qual o veículo se aproxima, recebe som de menor comprimento de onda, portanto, de maior frequência, ou seja, um som mais agudo. Resposta da questão 29: [E] Sejam IA e IV, as intensidades dispersadas por cada uma das radiações azul e vermelha, respectivamente. Da equação fundamental da ondulatória:
v = f f = v
.
Conforme o enunciado:
4 4 4 4
4A A V V
V V A A
I f v 7201,8
I f v 400
A
B
I10,5.
I
Resposta da questão 30: [E] A luz incide na partícula e se reflete difusamente, espalhando-se pelo meio. Resposta da questão 31: [A] As ondas de rádio refletem-se na ionosfera, podendo assim contornar a curvatura da Terra, como indicado na figura abaixo.
Resposta da questão 32: [A] Da equação fundamental da ondulatória:
vv f f .λ
λ
Como a velocidade do som no ar é a mesma em todas as direções, o comprimento de onda e a frequência são inversamente proporcionais. Assim, como mostra a própria figura, o observador 1 recebe um som de maior comprimento de onda, portanto de menor frequência, percebendo um som mais grave. Para o observador 2 ocorre o contrário, ou seja, ele recebe um som de menor comprimento de onda, percebendo um som de maior frequência, portanto, mais agudo. A essa mudança no som percebido por um observador (ouvinte) que se move relativamente a uma fonte sonora, damos o nome de Efeito Doppler. Resposta da questão 33: [D] O efeito Doppler nos garante que, quando ocorre aproximação relativa entre a fonte e o ouvinte, a frequência percebida é maior que a real, sendo menor quando ocorre afastamento relativo entre ambos.
Assim: A B A Bf f e f f f f f .
Resposta da questão 34: [B] De acordo com a equação fundamental da ondulatória:
v = f v
f , sendo: v = 3 108 m/s.
Avaliando os comprimentos de onda para as duas frequências:
– Micro-ondas: fMicro 109 Hz Micrfo 8
9
3 10
10
Micro = 0,3 m = 30 cm.
– Rádio: fRádio 106 Hz fRádio 8
6
3 10
10
rádio 300 m.
Uma onda é capaz de contornar obstáculos ou atravessar fendas. A esse fenômeno dá-se o nome de difração. Sabe-se que a difração é mais acentuada quando o obstáculo ou a fenda tem a mesma ordem de grandeza do comprimento de onda. No caso, os obstáculos são edifícios, árvores, ou pequenos montes, cujas dimensões estão mais próximas do comprimento de onda das ondas de rádio, que, por isso, têm a difração favorecida. Resposta da questão 35: [D] Dados: f1 = 170 Hz; v = 340 m/s. A figura mostra os dois harmônicos citados.
No tubo fechado, a ordem do harmônico é dada pelo número de meios fusos formados no seu interior. Para o 1º harmônico, o comprimento do tubo corresponde a 1 meio fuso, ou seja, ¼ do comprimento de onda. Assim:
11L 4 L.
4
Mas:
v = 1 f1 340 = 4 L (170) L = 0,5 m. Para o 3º harmônico, são formados 3 meios fusos: Então:
33
4L3 L .
4 3
Mas:
v =3 f3 f3 = 3
v v 3v 3(340)
4L 4L 4(0,5)
3
f3 = 510 Hz.
OBS: o gabarito oficial da UDESC dá como resposta correta a opção [A]. Se não houve enganos por parte da banca examinadora, talvez ela tenha raciocinado da seguinte forma: como o tubo fechado só emite harmônicos ímpares, a sequência crescente de frequências é a dada a seguir: 1º harmônico: f1 = 170 Hz; 3º harmônico: f3 = 3 f1 = 510 Hz; 5º harmônico: f5 = 5 f1 = 850 Hz. Como o 5º harmônico é a 3ª possibilidade, ela considerou a resposta como f3 = 850 Hz. Resposta da questão 36: [E]
Se a intensidade da tração (F) na corda não se altera, a velocidade de propagação da onda também não se altera, pois, de acordo com a equação de Taylor:
v = F
, sendo a densidade linear da corda.
No primeiro harmônico de uma corda, forma-se nela um único fuso, ou seja:
L2
= 2 L.
Então:
1 f1 = 2 f2 1 2
L2 L f 2 f
2 f2 = 2 f1 = 2 (246) f2 = 492 Hz.
Resposta da questão 37: [C] Observe a onda estacionária com 5 nós.
2 80 40 cm 0,4 m
V f 0,4 80 32 m / s
Resposta da questão 38: [E] Observando o painel, vemos que a menor frequência é f1 = 88 MHz e, a maior, f2 = 108 MHz.
Da equação fundamental da ondulatória, V = f, concluímos que, num mesmo meio, o maior comprimento de onda corresponde à menor frequência e vice-versa. Então
V = 1 f1 e V = 2 f2. Igualando as equações, temos:
1 f1 = 2 f2 1 2
2 1
f 108
f 88
1
2
1,23.
Resposta da questão 39: [A] Da figura dada:
32
= 6 m.
Da equação fundamental da ondulatória:
f =8c 3 10
6
f = 0,5 108 Hz f = 50 MHz.
A polarização é vertical no plano yz. Resposta da questão 40: [C]
Analisando o gráfico, notamos que o período (T) é ligeiramente maior que 2,5 ms.
Para o período de 2,5 ms, a frequência seria:
3
1 1f 400 Hz.
T 2,5 10 Logo, a frequência
é ligeiramente menor que 400 Hz, ou seja, está sendo emitida a nota sol.
Resposta da questão 41: [C] O período (T) de oscilação de um pêndulo simples de comprimento L, para baixas amplitudes, é:
T = 2L
g T2 = 42
L
g L =
2
2
gT
4. Fazendo 2 = 10 e substituindo os demais valores, vem:
210(1) 10
L4(10) 40
L = 0,25 m.
Resposta da questão 42: [C] Resposta da questão 43: [B] A questão envolve padrão de interferência de duas fontes de perturbação. No padrão de interferência haverá tanto picos, correspondentes às interferências construtivas, quanto vales, referentes às interferências destrutivas. No enunciado indica-se que da posição em que se encontra o observador, ao se deslocar “paralelamente ao eixo y no sentido positivo ou no sentido negativo”, percebe uma redução da
intensidade do som, o que permite concluir que o mesmo se encontra num pico do padrão de interferência. A interferência é construtiva quando a diferença entre as distâncias das fontes ao observador, pressupondo as fontes com mesma frequência e em fase, é um múltiplo inteiro do comprimento da onda, ou seja:
x n , n 1, 2,λ K
Sabe-se que
c
fλ
sendo c a velocidade do som, e f a frequência da onda sonora, do que se conclui que c
f .λ
Substituindo a expressão da frequência na equação da defasagem, ou seja c
x n ,f
e
reordenando algebricamente a expressão, chegou-se ao seguinte resultado:
cf n , n 1, 2,
x
K
A menor frequência é obtida para n 1, do que se conclui que:
c 340
f n 1 170 Hzx 5 3
O que corresponde à alternativa [B]. Resposta da questão 44: [A] Como a mariposa está se afastando, a intensidade do som recebido como eco diminui e o tempo de retorno aumenta. Resposta da questão 45: [C]
Para calcular a frequência aparente f observada pelo instrutor no helicóptero, devemos
primeiro obter a velocidade da fonte sonora v aos 12s utilizando o movimento de queda livre,
sem atrito. 2
0v v gt v 0 10 m / s 12 s v 120 m / s
A frequência aparente da fonte sonora se afastando do observador é dada por:
somF
som
vf f
v v
Substituindo os valores referentes à frequência da fonte, velocidade do som e velocidade da fonte:
340 m / sf 230 Hz f 170 Hz
340 m / s 120 m / s
