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PISM III Modulo I

PISM III – Módulo I – Física - CPC - ondas cuja vibração acompanha paralelamente o movimento em que elas se propagam. Um exemplo clássico de ondas longitudinais são as ondas

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PISM III

Modulo I

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ONDULATÓRIA

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Movimento Harmônico Simples (MHS)

Quando um corpo oscila periodicamente em torno de uma posição de equilíbrio, descrevendo uma trajetória retilínea, pode-se dizer que este corpo efetua um movimento harmônico simples linear e este ocorre em razão da ação de uma força restauradora.

Sistema Massa-Mola

No estudo feito do MHS utilizaremos como referência um sistema massa-mola, que pode ser visualizado na figura a seguir.

O bloco em vermelho ligado a uma mola tendo como posição de equilíbrio do sistema a posição Xo.

Nesse sistema desprezaremos as forças dissipativas (atrito e resistência do ar). O bloco, quando colocado em oscilação, se movimentará sob a ação da força restauradora elástica, que pode ser calculada pela seguinte expressão:

A força elástica é diretamente proporcional à deformação da mola [X(m)], sendo K(N/m) a constante elástica da mola.

Período

O período de um corpo em MHS é o intervalo de tempo referente a uma oscilação completa e pode ser calculado através da seguinte expressão

O período [T(s)] depende da massa do corpo colocado em oscilação [m(kg)] e da constante elástica da mola [k(N/m)].

Frequência

A frequência de um corpo em MHS corresponde ao número de oscilações que esse corpo executa por unidade de tempo e essa grandeza pode ser determinada pela seguinte expressão:

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A unidade associada à grandeza frequência no s.i é dada em hertz (Hz).

Frequência é inversamente proporcional ao período e pode ser expressa matematicamente pela seguinte relação:

Posição do Móvel em MHS

A equação que representa a posição de um móvel em MHS será dada a seguir em função do tempo.

As posições a e -a são deformações máximas que a mola terá quando o bloco de massa m for colocado em oscilação.

A posição X é dada em função do tempo.

a = elongação máxima (m)

w = frequência angular (rad/s)

O= espaço angular que um ponto projetado pelo bloco sobre uma circunferência realiza (rad).

t = intervalo de tempo

Ondas

As ondas são perturbações que se propagam pelo espaço sem transporte de matéria, apenas de energia.

O elemento que provoca uma onda é denominado fonte, por exemplo, uma pedra lançada nas águas de um rio gerarão ondas circulares.

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Ondas circulares

Ondas circulares na superfície de um líquido

São exemplos de ondas: ondas do mar, ondas de rádio, som, luz, raio-x, micro-ondas dentre outras.

A parte da Física que estuda as ondas e suas características é chamada de ondulatória.

Características das Ondas

Para caracterizar as ondas usamos as seguintes grandezas:

Amplitude: corresponde à altura da onda, marcada pela distância entre o ponto de equilíbrio (repouso) da onda até a crista. Note que a “crista” indica o ponto máximo da onda, enquanto o “vale”, representa a ponto mínimo.

Comprimento de onda: Representado pela letra grega lambda (λ), é a distância entre dois vales ou duas cristas sucessivas.

Velocidade: representado pela letra (v), a velocidade de uma onda depende do meio em que ela está se propagando. Assim, quando uma onda muda seu meio de propagação, a sua velocidade pode mudar.

Frequência: representada pela letra (f), no sistema internacional a frequência é medida em hertz (Hz) e corresponde ao número de oscilações da onda em determinado intervalo de tempo. A frequência de uma onda não depende do meio de propagação, apenas da frequência da fonte que produziu a onda.

Período: representado pela letra (T), o período corresponde ao tempo de um comprimento de onda. No sistema internacional, a unidade de medida do período é segundos (s).

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Tipos de Ondas

Quanto à natureza, há dois tipos de ondas:

Ondas Mecânicas: para que haja propagação, as ondas mecânicas necessitam de um meio material, por exemplo, as ondas sonoras e as ondas em uma corda.

Ondas Eletromagnéticas: nesse caso, não é necessário que haja um meio material para que a onda se propague, por exemplo, as ondas de rádio e a luz.

Classificação das Ondas

Segundo a direção de propagação das ondas, elas são classificadas em:

Ondas Unidimensionais: as ondas que se propagam em uma direção.

Exemplo: ondas em uma corda.

Ondas Bidimensionais: as ondas que se propagam em duas direções.

Exemplo: ondas se propagando na superfície de um lago.

Ondas Tridimensionais: as ondas que se propagam em todas as direções possíveis.

Exemplo: ondas sonoras.

As ondas também podem ser classificadas de acordo com a direção de vibração:

Ondas Longitudinais: a vibração da fonte é paralela ao deslocamento da onda.

Exemplo: ondas sonoras

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Ondas Transversais: a vibração é perpendicular à propagação da onda.

Exemplo: onda em uma corda.

Fórmulas

Relação entre período e frequência

O período é o inverso da frequência.

Assim:

Velocidade de propagação

A velocidade também pode ser calculada em função da frequência, substituindo o período pelo inverso da frequência.

Temos:

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Fenômenos Ondulatórios

Reflexão

Uma onda se propagando em um determinado meio ao se deparar com um obstáculo pode sofre reflexão, isto é inverter o sentido da propagação.

Ao sofrer reflexão, o comprimento de onda, a velocidade de propagação e a frequência da onda não se alteram.

Um exemplo é quando uma pessoa grita em um vale e escuta alguns segundos depois o eco da sua voz.

Através da reflexão da luz conseguimos ver nossa própria imagem em uma superfície polida.

Imagem refletida na superfície tranquila de um lago

Refração

A refração é um fenômeno que acontece quando uma onda muda o meio de propagação. Nesse caso, poderá ocorrer uma mudança no valor da velocidade e na direção de propagação.

As ondas em uma praia se quebram paralelamente a orla, devido ao fenômeno da refração. A mudança de profundidade da água (meio de propagação) faz com que a direção das ondas se modifique, tornando-as paralela a orla da praia.

Difração

As ondas contornam obstáculos. Quando isso ocorre dissemos que a onda sofreu difração.

A difração nos permite ouvir por exemplo uma pessoa que está do outro lado de um muro.

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Ao passar por um obstáculo, as ondas sofrem um espalhamento

Interferência

Quando duas ondas se encontram, ocorre uma interação entre suas amplitudes chamada de interferência.

A interferência pode ser construtiva (aumento da amplitude) ou destrutiva (diminuição da amplitude).

Polarização

Nas ondas transversais, as partículas oscilam numa direção perpendicular à direção de propagação.

Essa direção de oscilação pode ser qualquer, mas é sempre perpendicular à direção de propagação.

Exemplo de polarização

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Ondas Estacionárias

As ondas estacionárias ocorrem da superposição de ondas periódicas iguais e de sentidos contrários.

Ao ocorrer interferência construtiva e destrutiva, apresentam pontos que vibram e outros que não vibram.

Podemos produzir ondas estacionárias em uma corda com as extremidades fixas, como por exemplo, nas cordas de um violão.

Ondas Mecânicas

Ondas mecânicas são perturbações que transportam energia cinética e potencial através de um meio material, por exemplo: ondas marítimas, sísmicas e sonoras.

Ela pode acontecer somente num meio material, mas não transportam matéria e, sim, energia.

Essas perturbações acontecem na forma de pulsos, os quais são ondas de curta duração que se repetem com intervalos de tempo iguais, ou seja, em movimentos periódicos.

Como Calcular a sua Velocidade?

A velocidade com que as ondas mecânicas espalham-se depende de duas propriedades gerais do material em que é transportada: a densidade e a elasticidade.

O cálculo da velocidade da onda deve considerar o período e o seu comprimento.

O período é o tempo que a onda leva para completar uma ondulação, enquanto o seu comprimento é a distância que a onda percorre durante um período.

Assim, para calcular a velocidade, usamos a seguinte fórmula:

v = λ / T

Onde,

v = velocidade

λ = comprimento da onda

T = período da ondulação

Tipos de Ondas Mecânicas

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As ondas mecânicas podem ser classificadas de acordo com as direções da vibração e da propagação:

Quanto à vibração, elas podem ser:

Transversais - ondas cuja vibração é perpendicular à sua propagação. Esse tipo de onda pode ser visto quando jogamos um objeto na água.

Longitudinais - ondas cuja vibração acompanha paralelamente o movimento em que elas se propagam. Um exemplo clássico de ondas longitudinais são as ondas sonoras, as quais se propagam no ar.

Quanto à propagação, elas podem ser:

Unidimensionais - se propagam em uma direção. Bidimensionais - se propagam em duas direções. Tridimensionais - se propagam em várias direções.

Ondas Eletromagnéticas

Ondas eletromagnéticas são aquelas que resultam da libertação das fontes de energia elétrica e magnética em conjunto.

Quando se movimenta velozmente, com a velocidade da luz, a energia liberada apresenta o aspecto de onda. Por esse motivo, recebe o nome de onda eletromagnética.

As ondas eletromagnéticas são longitudinais, ou seja, direcionam-se conforme

a vibração

Tipos de Ondas Eletromagnéticas

São 7 os tipos de ondas eletromagnéticas: ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e raios gama. O que determina a sua classificação é a frequência e a oscilação com que as ondas são emitidas e também o seu comprimento.

Quanto mais alta a frequência, menor o comprimento de uma onda gravitacional.

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As ondas são medidas pelo espectro eletromagnético. Através das faixas desse mecanismo é possível verificar a distribuição da intensidade do eletromagnetismo.

Ondas de rádio - As ondas de rádio ficam na outra extremidade do espectro. São as mais baixas e, portanto, as mais compridas.

Micro-ondas - As frequências desse tipo de onda eletromagnética são bastante baixas.

Infravermelho - Localizado ao lado da luz visível, a radiação infravermelha pode ser vista mediante a utilização de equipamentos, mas não a olho nu.

Luz Visível - Localiza-se no centro do espectro eletromagnético. Tal como o nome indica, essa energia é visível a olho nu.

Raios Ultravioleta - A energia ultravioleta localiza-se ao lado da luz visível, que é o centro do espectro eletromagnético.

Raios x - Localizam-se logo a seguir aos raios gama na faixa do espectro eletromagnético. A radiação dos raios x são invisíveis a olho nu.

Raios Gama - Os raios gama ficam numa das extremidades do espectro. É o tipo de onda que tem a frequência mais alta, logo, seu comprimento é minúsculo.

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Onde elas estão?

As ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo a todo momento. Isso porque tudo o que existe tem eletromagnetismo.

A energia elétrica surge da agitação dos átomos que estão na formação de todos os corpos. O magnetismo surge da movimentação dessa carga elétrica e, como resultado, surgem as ondas eletromagnéticas.

Inúmeras coisas que utilizamos no dia a dia funcionam através das ondas eletromagnéticas. São exemplos: o rádio, a televisão, o celular, o micro-ondas, o controle remoto, a internet sem fios, o bluetooth, etc.

Ondas Gravitacionais

Ondas Gravitacionais são ondulações na curvatura do espaço-tempo que se propagam pelo espaço.

São ondas transversais que viajam à velocidade da luz sendo emitidas por colisões violentas que acontecem no Universo.

Na prática, é extremamente difícil detectar diretamente a presença de ondas gravitacionais porque o alongamento e a compressão do espaço-tempo é muito pequeno.

As ondas gravitacionais primordiais são aquelas que resultaram na origem do Universo, conforme é explicado na Teoria do Big Bang.

Fusão de dois buracos negros e a propagação das ondas gravitacionais

Ondas Gravitacionais e Einstein

Foi Albert Einstein (1879-1955) que sugeriu a existência das ondas gravitacionais na Teoria da Relatividade Geral.

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Em 1915, Einstein havia concluído que a gravidade era uma deformação do espaço-tempo.

O físico desenvolveu a base teórica, mas não conseguiu comprovar a existência das ondas gravitacionais. Apenas 100 anos depois, a comunidade científica comemorou a captação das ondas.

Prêmio Nobel de Física de 2017

Os pesquisadores Rainer Weiss (MIT), Barry Barish e Kip Thorne (Caltech) foram premiados, em 3 de outubro de 2017, com o Nobel de Física. Eles detectaram pela primeira vez as ondas gravitacionais em setembro de 2015.

Foi o reconhecimento de um trabalho que teve início ainda no final dos anos sessenta.

Os cientistas acreditam que a captação das ondas gravitacionais permitirá observar o universo de uma nova forma, proporcionando um entendimento mais amplo do mundo que nos cerca.

Detecção das Ondas em 2015

As ondas gravitacionais foram detectadas pela primeira vez nos Estados Unidos no dia 14 de setembro de 2015 às exatas 06:50:45 (horário de Brasília).

Como Aconteceu?

Elas surgiram do choque de buracos negros com 36 e 29 massas solares (36 Msol e 29 Msol respectivamente) e ocorreram a uma distância de 1,3 bilhões de anos-luz.

Conforme perdem energia os buracos negros se aproximam, o que faz com que eles girem mais rápido.

Esse movimento contínuo, um em torno do outro, faz com que eles colidam, o que resulta nas ondas gravitacionais.

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O anúncio da detecção das ondas foi feito por David Reitze, diretor do projeto, apenas meses depois, em fevereiro de 2016.

Neste mesmo ano, em junho de 2016, ondas gravitacionais foram novamente detectadas.

Desta vez, os buracos negros tinham respectivamente 14 e 8 vezes a massa do Sol (14 Msol e 8 Msol) e ocorreu a uma distância de 1,4 bilhão de anos-luz.

LIGO - Observatório de Ondas Gravitacionais

A comprovação foi possível graças ao projeto de detectores Ligo - Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser).

No projeto, foram montados dois interferômetros nos Estados Unidos, distantes cerca de 3000 quilômetros: um em Livingston, Louisiana, e outro Hanford, Washington.

O sistema é formado por dois braços perpendiculares de 4 quilômetros de comprimento. Possui ainda dispositivos que eliminam ruídos provenientes de diversas fontes de ondas, como por exemplo abalos sísmicos.

O interferômetro é constituído por uma fonte de luz (laser), um espelho no fim de cada braço, um espelho que divide o feixe de luz em dois e um fotodetector.

O funcionamento do LIGO data de 2002. Entre 2010 e 2015 seu funcionamento foi interrompido para um processo de atualização, o que parece ter resultado, tendo em conta que a grande conquista científica teve lugar nesse ano.

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LIGO - Detector em Livingston, Louisiana

Detectores pelo Mundo

Além dos detectores existentes nos Estados Unidos, há mais uma dezena espalhados por 9 países.

No Brasil, temos o Detector de Ondas Gravitacionais Mário Schenberg do Instituto de Física da USP. O Início da sua construção data do ano 2000 e é resultado de um projeto chamado Gráviton.

O projeto conta com pesquisadores do INPE (Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais), do Cefetsp (Centro Federal de Educação Tecnológica de São Paulo), do ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) e da Uniban (Universidade Bandeirante).

Viagem no Tempo

A comprovação das ondas foi, sem dúvida, um momento único para os cientistas deste século. Isso abriu caminho para novos estudos da Astronomia Gravitacional.

Talvez, essa comprovação possa possibilitar uma viagem no tempo, tal como no filme "De Volta para o Futuro".

Ondas Sonoras

Ondas sonoras são vibrações que ao penetrarem no nosso ouvido produzem sensações auditivas.

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Somos capazes de perceber sons com frequência entre 20 Hz até 20000 Hz.

Sons com frequência abaixo de 20 Hz são chamados de infrassom e acima de 20000 Hz chamados de ultrassom.

Características

As ondas sonoras são ondas mecânicas, desta forma necessitam de um meio material para se propagarem.

São longitudinais, ou seja, a direção da propagação é a mesma da direção da vibração.

São tridimensionais, pois se propagam em todas as direções.

Velocidade do som

O som se propaga nos meios sólidos, líquidos e gasosos. O valor da velocidade do som depende do meio material em que se propaga, sendo maior nos sólidos e menor nos meios gasosos.

A velocidade do som depende também da temperatura do meio. Quanto maior a temperatura, maior será sua velocidade.

No ar, à temperatura de 20 °C, a velocidade do som é de aproximadamente 340 m/s.

A velocidade do som ao nível do mar é de 343 metros por segundo (m/s) no ar em condições normais de pressão e com temperatura a 20 ºC. Isso corresponde a 1234,8 quilômetros por hora (Km/h)

Já a velocidade do som na água é de 1450 metros por segundo (m/s), o que corresponde cerca de quatro vezes mais que no ar.

Note que essa velocidade é influenciada por dois fatores: o estado físico dos materiais e a temperatura dos materiais.

Em relação aos estados físicos, o som se propaga mais rapidamente nos sólidos, depois nos líquidos e mais lentamente nos gases.

Já, em relação a temperatura, quanto mais elevada ela for, mais rapidamente o som se propaga.

O som é medido por uma unidade denominada decibéis (db) e viaja através de ondas mecânicas. O som, em resumo, é uma onda mecânica longitudinal, em que a vibração ocorre na mesma direção do movimento.

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O Som no Vácuo

O som não se propaga no vácuo. Isso ocorre porque a onda sonora é mecânica e necessita de um meio material para viajar (se propagar). Esse meio deve, necessariamente ser sólido, líquido ou gasoso.

Ao contrário do som, a luz se propaga pelo vácuo porque não é uma onda mecânica, mas eletromagnética. O mesmo ocorre com as ondas de rádio.

O som é uma onda mecânica, por isso não se propaga no vácuo

Características do Som

O som tem três características: o timbre, a intensidade e a altura. O timbre depende da fonte sonora, já a intensidade, da amplitude.

Quanto maior a amplitude, maior a intensidade, fazendo que o som fique forte ou fraco.

A altura do som está condicionada à frequência. Quanto maior a frequência, mais alto é o som, que fica agudo. Quando a frequência é menor, o som é grave.

Nível Sonoro

O nível sonoro é utilizado para indicar a intensidade do som. A medição é procedida por um sonômetro. É esse instrumento que determina a quantidade de decibéis (db).

Sons que superam 90 decibéis são considerados para o ouvido humano e os que chegam a 120 decibéis causam lesões definitivas no aparelho auditivo.

Sons audíveis e inaudíveis

Os sons audíveis aos ouvidos humanos variam entre 20 e 20 mil Hz. Quando são inaudíveis, o ser humano não detecta. Isso acontece com os ultrassons, quando a frequência passa de 20 mil Hz.

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Fórmulas

Para calcular a velocidade do som, conhecendo a distância percorrida em um intervalo de tempo, usamos a fórmula do movimento uniforme:

Onde,

vs: velocidade do som

∆s: distância percorrida

t: intervalo de tempo

A velocidade do som pode ainda ser encontrada usando-se a equação fundamental das ondas:

Onde,

vs: velocidade do som

ƛ: comprimento de onda

f: frequência da onda sonora

Intensidade, Altura e Timbre

Intensidade Sonora

Relacionada com a amplitude da onda sonora, a intensidade representa o volume do som. Assim sendo, quanto maior for a energia de vibração da fonte que emite a onda, mais intenso será o som. O nível sonoro é uma grandeza física relacionada com a sensação auditiva que a onda sonora provoca.

A unidade de medida do nível sonoro é o bel (em homenagem a Graham Bell, inventor do telefone). Sendo mais comum o uso do submúltiplo, decibel.

Pessoas expostas a elevado nível sonoro podem apresentar diversos sintomas, tais como: intolerância a sons intensos, tontura, otalgia, zumbido e perda auditiva.

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Tabela de Intensidade sonora

Altura

A altura do som está relacionada com a sua frequência. O som pode ser grave (baixa frequência) ou agudo (alta frequência).

A voz dos homens apresenta uma frequência menor que a voz das mulheres. Por isso, a voz masculina é classificada como grave e a feminina aguda.

As notas musicais são caracterizadas pela frequência.

Timbre

É a característica do som que nos permite distinguir dois sons de mesma altura e intensidade, mas que foram produzidos por fontes diferentes.

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O som produzido por um instrumento musical é uma composição de várias ondas sonoras, o que dará o timbre característico do instrumento.

Reflexão das ondas sonoras

O som se propaga em todas as direções. Desta forma, o som que ouvimos é o resultado do som que foi emitido pela fonte sonora e também o que foi refletido pelas diferentes superfícies que nos cercam.

A diferença do tempo de chegada do som emitido e do refletido aos nossos ouvidos normalmente é muito pequena. Neste caso, ouvimos apenas um reforço do som.

Nosso ouvido é capaz de distinguir dois sons como distintos quando o tempo entre eles é maior que 0,1 s. Assim, quando estamos a uma certa distância de um obstáculo, pode ocorrer o que chamamos de eco.

Efeito Doppler

É um efeito percebido por um observador quando existe um movimento relativo entre ele e a fonte emissora do som.

Quando o observador se aproxima da fonte, o som recebido é mais agudo (maior frequência). Ao se afastar, o som parece mais grave (menor frequência).

Um exemplo deste efeito é o som que ouvimos dos carros durante em uma corrida de fórmula 1.

Ouvimos um som diferente quando uma sirene está se aproximando

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Exercícios

1 - 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

2 - Em um piano, o Dó central e a próxima nota Dó (Dó maior) apresentam sons parecidos, mas não idênticos. É possível utilizar programas computacionais para expressar o formato dessas ondas sonoras em cada uma das situações como apresentado nas figuras, em que estão indicados intervalos de tempo idênticos (T).

A razão entre as frequências do Dó central e do Dó maior é de:

a) 1/2

b) 2

c) 1

d) 1/4

e) 4

3 - O eletrocardiograma, exame utilizado para avaliar o estado do coração de um paciente, trata-se do registro da atividade elétrica do coração ao longo de um certo intervalo de tempo.A figura representa o eletrocardiograma de um paciente adulto, descansado, não fumante, em um ambiente com temperatura agradável. Nessas condições, é considerado normal um ritmo cardíaco entre 60 e 100 batimentos por minuto.

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Com base no eletrocardiograma apresentado, identifica-se que a frequência cardíaca do paciente é

a) normal.

b) acima do valor ideal

c) abaixo do valor ideal

d) próxima do limite inferior

e) próxima do limite superior

4 - Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle.

A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de

a) terem fases opostas

b) serem ambas audíveis

c) terem intensidades inversas

d) serem de mesma amplitude

e) terem frequências próximas

5 - Uma manifestação comum das torcidas em estádios de futebol é a ola mexicana. Os espectadores de uma linha, sem sair do lugar e sem se deslocarem lateralmente, ficam de pé e se sentam, sincronizados com os da linha adjacente. O efeito coletivo se propaga pelos espectadores do estádio, formando uma onda progressiva, conforme ilustração.

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Calcula-se que a velocidade de propagação dessa “onda humana” é 45 km/h, e que cada período de oscilação contém 16 pessoas, que se levantam e sentam organizadamente e distanciadas entre si por 80 cm. Nessa ola mexicana, a frequência da onda, em hertz, é um valor mais próximo de

a) 0,3

b) 0,5

c) 1,0

d) 1,9

e) 3,7

6 - (UFMG) Enquanto brinca, Gabriela produz uma onda transversal em uma corda esticada. Em certo instante, parte dessa corda tem a forma mostrada na figura a seguir.

A direção de propagação da onda na corda também está indicada na figura.

Assinale a alternativa em que estão representados CORRETAMENTE a direção e o sentido do deslocamento do ponto P da corda, no instante mostrado.

7 – (PUC – GO) Sabe-se que o ouvido humano só consegue detectar sons cuja frequência está entre 20 Hz e 20000 Hz. Sendo a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, a faixa de comprimento de onda sonora audível estaria (marque a alternativa correta)

a) entre 0,017 cm e 17 cm.

b) acima de 17 m.

c) abaixo de 0,017 m e acima de 17 m.

d) entre 0,017m e 17 m.

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8 - (UFSM) “Os habitantes dos pinheirais formados por araucárias começaram a produzir cerâmicas e aperfeiçoaram seus instrumentos de trabalho.”

Para descascar e moer cereais, as índias usavam um pilão de pedra. Se uma índia batesse nos cereais 20 vezes por minuto, a freqüência das batidas, em Hz, seria de, aproximadamente

a) 0,2

b) 0,3

c) 0,6

d) 2

e) 3

9 - (UNICAMP-SP) Ondas são fenômenos nos quais há transporte de energia sem que seja necessário o transporte de massa. Um exemplo particularmente extremo são os “tsunamis”, ondas que se formam no oceano, como conseqüência, por exemplo, de terremotos submarinos.

a) Se, na região de formação, o comprimento de onda de um”tsunami” é de 150 km e sua velocidade é de 200 m/s, qual é o período da onda?

b) A velocidade de propagação da onda é dada por v = (gh) , onde h é a profundidade local do oceano e g é a aceleração da gravidade (10m/s2). Qual é a velocidade numa região próxima à costa, onde a profundidade é de 6,4 m?

c) Sendo A a amplitude (altura) da onda e supondo-se que a energia do “tsunami” se conserva, o produto V.A2 mantém-se constante durante a propagação. Se a amplitude da onda na região de formação for de 1,0 m, qual será a amplitude perto da costa, onde a profundidade é de 6,4 m?

10 - (Mackenzie-SP) Com relação ao movimento ondulatório, podemos afirmar que:

a) a velocidade de propagação da onda não depende do meio de propagação. b) a onda mecânica, ao se propagar, carrega consigo as partículas do meio. c) o comprimento de onda não se altera quando a onda muda de meio. d) a freqüência da onda não se altera quando a onda muda de meio. e) as ondas eletromagnéticas somente se propagam no vácuo

11 - (UNESP-SP) A figura representa uma onda periódica I que atinge a superfície de separação S entre dois meios. Representa também outros dois trens de ondas, X e Y, a serem identificados, e a linha pontilhada representa a normal à superfície de separação S

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Os dois trens de ondas X e Y correspondem, respectivamente, a ondas:

a) refletida e refratada

b) refletida e difratada

c) refratada e refletida

d) difratada e refratada

e) refletida e polarizada

12 - (UNIFESP-SP) Duas fontes, FA e FB, separadas por uma distância de 3,0 m, emitem, continuamente e em fase, ondas sonoras com comprimentos de onda iguais. Um detector de som é colocado em um ponto P, a uma distância de 4,0 m da fonte FA, como ilustrado na figura.

Embora o aparelho detector esteja funcionando bem, o sinal sonoro captado por ele em P, é muito mais fraco do que aquele emitido por uma única fonte. Pode-se dizer que

a) há interferência construtiva no ponto P e o comprimento de onda do som emitido pelas fontes é de 5,0 m.

b) há interferência destrutiva no ponto P e o comprimento de onda do som emitido pelas fontes é de 3,0 m.

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c) há interferência construtiva no ponto P e o comprimento de onda do som emitido pelas fontes é de 4,0 m.

d) há interferência construtiva no ponto P e o comprimento de onda do som emitido pelas fontes é de 2,0 m.

e) há interferência destrutiva no ponto P e o comprimento de onda do som emitido pelas fontes é de 2m.

13 - (UECE-CE) A figura mostra dois alto-falantes A e B separados por uma distância de 2m. Os alto-falantes estão emitindo ondas sonoras em fase e de freqüência 0,68kHz. O ponto P mostrado na figura está a uma distância de 1,5m do alto-falante A.

Supondo que a velocidade de propagação do som no ar seja 340m/s, a distância X mínima do alto-falante B ao ponto P para que este ponto seja um ponto nodal (ponto onde a interferência é destrutiva) é:

a) 1,50m

b) 1,75m

c) 2,00m

d) 2,50m

e) 3,00m

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14 - (UECE) Na figura a seguir, C é um anteparo e So, S1 e S2 são fendas nos obstáculos A e B

Assinale a alternativa que contém os fenômenos ópticos esquematizados na figura.

a) Reflexão e difração

b) Difração e interferência

c) Polarização e interferência

d) Reflexão e interferência

15 - (URS-RS) Mediante uma engenhosa montagem experimental, Thomas Young (1773-1829) fez a luz de uma única fonte passar por duas pequenas fendas paralelas, dando origem a um par de fontes luminosas coerentes idênticas, que produziram sobre um anteparo uma figura como a registrada na fotografia a seguir.

A figura observada no anteparo é típica do fenômeno físico denominado

a) interferência.

b) dispersão.

c) difração.

d) reflexão.

e) refração

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16 - (UFMG-MG) O muro de uma casa separa Laila de sua gatinha. Laila ouve o miado da gata, embora não consiga enxergá-la.

Nessa situação, Laila pode ouvir, mas não pode ver sua gata, PORQUE

a) a onda sonora é uma onda longitudinal e a luz é uma onda transversal.

b) a velocidade da onda sonora é menor que a velocidade da luz.

c) a freqüência da onda sonora é maior que a freqüência da luz visível.

d) o comprimento de onda do som é maior que o comprimento de onda da luz visível.

17 - (UFMG-MG) Rafael e Joana observam que, após atravessar um aquário cheio de água, um feixe de luz do Sol se decompõe em várias cores, que são vistas num anteparo que intercepta o feixe.

Tentando explicar esse fenômeno, cada um deles faz uma afirmativa:

- Rafael: “Isso acontece porque, ao atravessar o aquário, a freqüência da luz é alterada.”

- Joana: “Isso acontece porque, na água, a velocidade da luz depende da freqüência.”

Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que

a) ambas as afirmativas estão certas.

b) apenas a afirmativa de Rafael está certa.

c) ambas as afirmativas estão erradas.

d) apenas a afirmativa de Joana está certa.

18 – (ENEM) Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras.

Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma.

Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno descrito no texto?

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A. Ao se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas.

B. Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito.

C. Ao encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar.

D. Ao ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta.

E. Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz com que uma taça de cristal se despedace.

19 - (UFT-TO) 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.

20 - (UFG) As ondas eletromagnéticas geradas pela fonte de um forno de microondas têm uma freqüência bem característica, e, ao serem refletidas pelas paredes internas do forno, criam um ambiente de ondas estacionárias. O cozimento (ou esquentamento) ocorre devido ao fato de as moléculas constituintes do alimento, sendo a de água a principal delas, absorverem energia dessas ondas e passarem a vibrar com a mesma freqüência das ondas emitidas pelo tubo gerador do forno. O fenômeno físico que explica o funcionamento do forno de microondas é a

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a) ressonância.

b) interferência.

c) difração.

d) polarização.

e) absorção.

GABARITO 1 E 11 E 2 12 E 3 13 B 4 14 B 5 15 A 6 B 16 D 7 D 17 D 8 B 18 A 9 a)750s b)8m/s c) 5m 19 A 10 D 20 A