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SUPER REVISO de FSICA
NOVEMBRO
31sem.Ondulatria (ondas, cordas, tubos, MHS).
1. UNICAMP 2Fase (2004) 12. Uma das formas de se controlar
misturas de gases de maneira rpida, sem precisar retirar amostras,
medir a variao da velocidade do som no interior desses gases. Uma
onda sonora com freqncia de 800 kHz enviada de um emissor a um
receptor (vide esquema), sendo ento medida eletronicamente sua
velocidade de propagao em uma mistura gasosa. O grfico abaixo
apresenta a velocidade do som para uma mistura de argnio e
nitrognio em funo da frao molar de Ar em N2.a) Qual o comprimento
de onda da onda sonora no N2 puro?
b) Qual o tempo para a onda sonora atravessar um tubo de 10 cm
de comprimento contendo uma mistura com uma frao molar de Ar de 60%
?
2. UNICAMP 1Fase (2005) 3. O sistema GPS (Global Positioning
System) consiste em um conjunto de satlites em rbita em torno da
Terra que transmitem sinais eletromagnticos para receptores na
superfcie terrestre. A velocidade de propagao dos sinais de 300.000
km/s. Para que o sistema funcione bem, a absoro atmosfrica desse
sinal eletromagntico deve ser pequena. A figura abaixo mostra a
porcentagem de radiao eletromagntica absorvida pela atmosfera em
funo do comprimento de onda.
a) A freqncia do sinal GPS igual a 1.500 MHz. Qual o comprimento
de onda correspondente? Qual a porcentagem de absoro do sinal pela
atmosfera?
b) Uma das aplicaes mais importantes do sistema GPS a determinao
da posio de um certo receptor na Terra. Essa determinao feita
atravs da medida do tempo que o sinal leva para ir do satlite at o
receptor. Qual a variao t na medida do tempo feita pelo receptor
que corresponde a uma variao na distncia satlite-receptor de x =
100 m? Considere que a trajetria do sinal seja retilnea.
3. UNICAMP 2Fase (2009) 4. A piezeletricidade tambm importante
nos relgios modernos que usam as vibraes de um cristal de quartzo
como padro de tempo e apresentam grande estabilidade com respeito a
variaes de temperatura.
a) Pode-se utilizar uma analogia entre as vibraes de um cristal
de massa m e aquelas de um corpo de mesma massa preso a uma mola.
Por exemplo: a freqncia de vibrao do cristal e a sua energia
potencial elstica tambm so dadas por:
f = (1 / 2() (k / meEp = (1 / 2) k (x2respectivamente, onde k a
propriedade do cristal anloga constante elstica da mola e x o
anlogo da sua deformao. Um cristal de massa m = 5,0 g oscila com
uma freqncia de 30 kHz. Usando essa analogia, calcule a energia
potencial elstica do cristal para x = 0,020 m. Utilize = 3.
b) Em 1582, Galileu mostrou a utilidade do movimento pendular na
construo de relgios. O perodo de um pndulo simples depende do seu
comprimento L. Este varia com a temperatura, o que produz pequenas
alteraes no perodo. No vero, um pndulo com L = 90 cm executa um
certo nmero de oscilaes durante um tempo t =1800 s. Calcule em
quanto tempo esse pndulo executar o mesmo nmero de oscilaes no
inverno, se com a diminuio da temperatura seu comprimento variar
0,20 cm, em mdulo. Para uma pequena variao de comprimento L , a
variao correspondente no tempo das oscilaes t dada por t / t = L /
2L. Assim, t pode ser positivo ou negativo, dependendo do sinal de
L.4. FUVEST 2Fase (2009) 6. Em um grande tanque, uma haste vertical
sobe e desce continuamente sobre a superfcie da gua, em um ponto P,
com freqncia constante, gerando ondas, que so fotografadas em
diferentes instantes. A partir dessas fotos, podem ser construdos
esquemas, onde se representam as cristas (regies de mxima
amplitude) das ondas, que correspondem a crculos concntricos com
centro em P. Dois desses esquemas esto apresentados ao lado, para
um determinado instante t0 = 0 s e para outro instante posterior, t
= 2 s. Ao incidirem na borda do tanque, essas ondas so refletidas,
voltando a se propagar pelo tanque, podendo ser visualizadas atravs
de suas cristas. Considerando tais esquemas:
a) Estime a velocidade de propagao V, em m/s, das ondas
produzidas na superfcie da gua do tanque.
b) Estime a freqncia f, em Hz, das ondas produzidas na superfcie
da gua do tanque.
c) Represente, na folha de respostas, as cristas das ondas que
seriam visualizadas em uma foto obtida no instante t = 6,0 s,
incluindo as ondas refletidas pela borda do tanque.
5. FUVEST 2Fase (2006) 6. Imagens por ultra-som podem ser
obtidas a partir da comparao entre o pulso de um sinal emitido e o
pulso proveniente da reflexo em uma superfcie do objeto que se quer
analisar. Em um teste de controle de qualidade, para conferir a
espessura de uma placa de plstico, so usados pulsos de ondas com
freqncia f = 1,5 MHz. Os grficos I e II representam,
respectivamente, as intensidades em funo do tempo dos pulsos
emitidos e dos pulsos captados no receptor, em uma certa parte da
placa.
a) Determine o intervalo de tempo t, em s, entre os pulsos
emitidos e os pulsos captados.
b) Estime a espessura D, em mm, da placa.
c) Determine o comprimento de onda , em mm, das ondas de
ultra-som utilizadas.
NOTE E ADOTE
PV = nRT ; P= g H
Patmosfrica 1,00 x 105N/m2NOTE E ADOTE
1 s = 10-6s
1 MHz = 106Hz
Velocidade do ultra-som no plstico = 1200 m/s.
Os grficos representam a intensidade I em uma escala
arbitrria.
Cada pulso composto por inmeros ciclos da onda de ultra-som.
Cada pulso s emitido depois da recepo do pulso anterior.
6. FUVEST 2Fase (2003) 10. Uma onda sonora plana se propaga, em
uma certa regio do espao, com velocidade V=340m/s, na direo e
sentido do eixo y, sendo refletida por uma parede plana
perpendicular direo de propagao e localizada direita da regio
representada no grfico da folha de respostas. As curvas I e R desse
grfico representam, respectivamente, para as ondas sonoras
incidente e refletida, a diferena entre a presso P e a presso
atmosfrica P0, (P P0), em funo da coordenada y, no instante t=0. As
flechas indicam o sentido de propagao dessas ondas.
a) Determine a freqncia f da onda incidente.
b) Represente, com caneta, no grfico da folha de respostas, a
curva de P P0, em funo de
y, no instante t=0, para a onda sonora resultante da superposio,
nesta regio do espao, das ondas incidente e refletida. (Represente
ao menos um ciclo completo).
c) Uma pessoa caminhando lentamente ao longo da direo y percebe,
com um de seus ouvidos (o outro est tapado), que em algumas posies
o som tem intensidade mxima e
em outras tem intensidade nula. Determine uma posio y0 e outra
ym, do ouvido, onde o
som tem intensidade nula e mxima, respectivamente. Encontre,
para a onda resultante, o
valor da amplitude Am, de P P0, em pascals, na posio ym.
7. UNESP (2009) 39. Sabe-se que em um Movimento Harmnico Simples
(MHS), a acelerao relaciona-se com o tempo, de acordo com a
seguinte funo:
onde:a acelerao, A a amplitude, a freqncia angular ou pulsao, 0
a fase inicial e t o tempo. Um bloco, considerado como um ponto
material, preso em uma mola, descreve um MHS sobre uma mesa
horizontal sem atrito, seguindo a trajetria BAC indicada na
figura.
Se o bloco, no instante inicial desse movimento, estava no ponto
B, e sabendo que ele completa um ciclo a cada 1 segundo, pode-se
afirmar que a funo da acelerao (a) em relao ao tempo (t) desse
movimento :
18. (Unicamp) A velocidade do som no ar de aproximadamente
330m/s. Colocam-se dois alto-falantes iguais, um defronte ao outro,
distanciados 6,0m, conforme a figura abaixo. Os alto-falantes so
excitados simultaneamente por um mesmo amplificador com um sinal de
freqncia de 220Hz. Pergunta-se:
a) Qual o comprimento de onda do som emitido pelos
alto-falantes?
b) Em que pontos do eixo, entre os dois alto-falantes, o som tem
intensidade mxima?
5. (Ufpe) Dois corpos descrevem movimentos de oscilao peridicos
ao longo do eixo y, conforme indicado na figura. Qual a razo entre
as freqncias de oscilao dos corpos?
3. (Ufes) Uma partcula descreve uma trajetria circular, no
sentido anti-horrio, centrada na origem do sistema de coordenadas,
com velocidade de mdulo constante. A figura a seguir a representao
grfica da equao horria da projeo do movimento da partcula sobre o
eixo x. A partir das informaes contidas no grfico, e sabendo que a
partcula no instante t=0 se encontra no primeiro quadrante,
determine
a) o raio da trajetria da partcula;
b) o mdulo da velocidade da partcula;
c) a equao horria da projeo do movimento da partcula sobre o
eixo x.
4. (Ufg) O grfico abaixo mostra a posio em funo do tempo de uma
partcula em movimento harmnico simples (MHS) no intervalo de tempo
entre 0 e 4s.
A equao da posio em funo do tempo para este movimento harmnico
dada por x = Acos (wt + (). A partir do grfico, encontre as
constantes A, w e (.
1. (Unesp) O grfico da figura indica, no eixo das ordenadas, a
intensidade de uma fonte sonora, I, em watts por metro quadrado
(W/m2), ao lado do correspondente nvel de intensidade sonora, , em
decibis (dB), percebido, em mdia, pelo ser humano. No eixo das
abscissas, em escala logartmica, esto representadas as freqncias do
som emitido. A linha superior indica o limiar da dor - acima dessa
linha, o som causa dor e pode provocar danos ao sistema auditivo
das pessoas. A linha inferior mostra o limiar da audio - abaixo
dessa linha, a maioria das pessoas no consegue ouvir o som
emitido.
Suponha que voc assessore o prefeito de sua cidade para questes
ambientais.
a) Qual o nvel de intensidade mximo que pode ser tolerado pela
municipalidade? Que faixa de freqncias voc recomenda que ele
utilize para dar avisos sonoros que sejam ouvidos pela maior parte
da populao?
b) A relao entre a intensidade sonora, I, em W/m2, e o nvel de
intensidade, , em dB, =10.log(I/I0), onde I0=10-12W/m2. Qual a
intensidade de um som, em W/m2, num lugar onde o seu nvel de
intensidade 50 dB?
Consultando o grfico, voc confirma o resultado que obteve?
5. (Fuvest) O som de um apito analisado com o uso de um medidor
que, em sua tela, visualiza o padro apresentado na figura a seguir.
O grfico representa a variao da presso que a onda sonora exerce
sobre o medidor, em funo do tempo, em s (1 s = 10-6 s). Analisando
a tabela de intervalos de freqncias audveis, por diferentes seres
vivos, conclui-se que esse apito pode ser ouvido apenas por
a) seres humanos e cachorros
b) seres humanos e sapos
c) sapos, gatos e morcegos
d) gatos e morcegos
e) morcegos
6. (Pucmg) Um tubo sonoro est no ar (Vsom = 320 m/s) e emite um
som fundamental de frequncia 80Hz. Os dois harmnicos seguintes so
emitidos com frequncia respectivamente iguais a 240Hz e 400Hz.
Leia atentamente as afirmativas a seguir:
I. O tubo certamente fechado em uma das extremidades.
II.O tubo s emite harmnicos de ordem mpar.
III.O tubo possui 1,0 m de comprimento.
Assinale:
a) se todas as afirmativas estiverem corretas.
b) se todas as afirmativas estiverem incorretas.
c) se apenas as afirmativas I e II estiverem corretas.
d) se apenas as afirmativas I e III estiverem corretas.
e) se apenas as afirmativas II e III estiverem corretas.
19. (Unb) Um barco de pesca est ancorado no meio de um lago,
conforme ilustra a figura. No momento da ancoragem, o capito
observou que a ncora desceu exatamente 14,5 m abaixo do nvel do
sonar at o fundo do lago e, querendo verificar sua aparelhagem de
bordo, repetiu a medida com o uso do sonar, constatando que os
pulsos gastavam 20,0 ms (milissegundos) no trajeto de ida e volta.
Considerando que o sonar emite pulsos de onda de som freqncia igual
a 100 kHz, julgue os itens a seguir.
(1) Se a gua do lago for razoavelmente homognea, o mdulo da
velocidade da onda sonora ser constante e superior a 1.200 m/s.
(2) Para percorrer 29 m no ar, a onda de som emitida pelo sonar
levaria 2 ms.
(3) O comprimento de onda do pulsos do sonar igual a 14,5
mm.
(4) O som s transita na gua por ser uma onda do tipo
transversal.
