FÍSICA

Professor: João Macedo
Aluno(a):_______________________________________________
01. Quem viaja para a Amazônia poderá ver o boto cor-de-rosa que,
de acordo com famosa lenda local, se transforma em um belo e
sedutor rapaz. Botos e golfinhos são capazes de captar o reflexo de
sons emitidos por eles mesmos, o que lhes permite a percepção do
ambiente que os cerca, mesmo em águas escuras. O fenômeno
ondulatório aplicado por esses animais é denominado
a) eco e utiliza ondas mecânicas.
b) eco e utiliza ondas eletromagnéticas.
c) radar e utiliza ondas elétricas.
d) radar e utiliza ondas magnéticas.
e) radar e utiliza ondas eletromagnéticas.
02. O eco é um fenômeno que consiste em se escutar um som após a
reflexão da onda sonora emitida. Suponha que você e seu amigo
encontrem-se separados 60 metros entre si, e ambos a 40 metros de
um obstáculo A, perpendicular ao solo, que pode refletir ondas
sonoras. Se seu amigo emitir um som, você perceberá que o intervalo
de tempo entre o som refletido e o som direto será
aproximadamente, em segundos, de
Dado: velocidade do som no ar V = 340 m/s
03
12/08/2014
FÍSICA
Determine o instante em que a superposição da onda incidente com
a refletida tem a forma mostrada na figura 2, com altura máxima de
4,0 cm.
05. A figura representa as cristas de uma onda propagando-se na
superfície da água em direção a uma barreira.
É correto afirmar que, após a reflexão na barreira,
a) a frequência da onda aumenta.
b) a velocidade da onda diminui.
c) o comprimento da onda aumenta.
d) o ângulo de reflexão é igual ao de incidência.
e) o ângulo de reflexão é menor que o de incidência.
a) 0,12
b) 0,20
c) 0,50
d) 0,80
e) 1,80
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Todos os métodos de diagnose médica que usam ondas ultrassônicas
se baseiam na reflexão do ultrassom nas interfaces (superfícies de
separação entre dois meios) ou no efeito Doppler produzido pelos
movimentos dentro do corpo. A informação diagnóstica sobre a
profundidade das estruturas no corpo pode ser obtida enviando um
pulso de ultrassom através do corpo e medindo-se o intervalo de
tempo entre o instante de emissão do pulso e o de recepção do eco.
Uma das aplicações do efeito Doppler é examinar o movimento das
paredes do coração, principalmente dos fetos. Para isso, ondas
ultrassônicas de comprimentos de onda de 0,3 mm são emitidas na
direção do movimento da parede cardíaca. Como boa aproximação, a
velocidade do ultrassom no corpo humano vale 1500 m/s.
03. Num exame oftalmológico, detectou-se um eco proveniente de
um elemento estranho no humor vítreo. O intervalo de tempo entre
o pulso emitido e o eco recebido foi de 0,01 ms. A que distância da
córnea se localiza o corpo estranho?
a) 0,45 cm
b) 0,55 cm
c) 0,65 cm
d) 0,75 cm
06. As diferentes cores de certas flores existentes na natureza, de
certa forma, servem para atrair os agentes polinizadores, como
abelhas, pássaros etc. Com relação às diferentes cores dos objetos
existentes na natureza, e também com relação à propagação da luz
em meios homogêneos e isotrópicos, é correto afirmar:
01) Se enxergamos uma determinada superfície, na cor vermelha
quando iluminada pela luz solar, é porque essa superfície absorve
predominantemente a luz vermelha contida na luz solar.
02) Se dois feixes de luz monocromática possuírem o mesmo
comprimento de onda em dois meios transparentes de diferentes
índices de refração, então esses dois feixes de luz possuem
frequências diferentes.
04) Se um feixe de luz monocromática atravessar dois meios
transparentes de índices de refração diferentes, então o feixe
terá a mesma frequência nos dois meios somente se incidir
perpendicularmente sobre a superfície dos meios.
08) Se um feixe de luz monocromática atravessar dois meios
transparentes, mas de índices de refração diferentes, então esse
feixe de luz terá velocidade de propagação diferente em cada meio.
16) Quanto maior for a frequência de uma onda luminosa, maior será
sua velocidade de propagação em um mesmo meio.
07. Na figura a seguir é mostrada uma piscina que possui uma
metade mais funda que a outra. Um trem de frentes de ondas planas
propaga-se da parte rasa para a parte mais funda. Observe a figura e
analise as afirmativas a seguir.
04. Uma onda na forma de um pulso senoidal tem altura máxima de
4
2,0 cm e se propaga para a direita com velocidade de 1,0 × 10 cm/s,
num fio esticado e preso a uma parede fixa (figura 1). No instante
considerado inicial, a frente de onda está a 50 cm da parede.
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1
I.
II.
III.
IV.
A velocidade da onda é maior na metade mais funda da piscina;
A frequência da onda é a mesma nas duas metades da piscina;
A figura ilustra o fenômeno ondulatório denominado difração;
A onda sofre uma inversão de fase ao passar para a metade mais
profunda;
Marque a alternativa correta:
a) I e II.
b) Apenas I.
c) I, II e III.
d) II e IV.
e) I, II e IV.
08. 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
frequência da luz é alterada."
• Joana: "Isso acontece porque, na água, a velocidade da luz
depende da frequência."
11. Uma onda de rádio se propaga no vácuo. Sua frequência e seu
comprimento de onda valem, respectivamente, 50 MHz e 6,0 m. A
8
velocidade dessa onda na água vale 2,25 x 10 m/s. Então, podemos
afirmar que, na água, sua frequência e seu comprimento de onda
valerão, respectivamente:
a) 22,5 MHz e 10 m
b) 25 MHz e 9,0 m
c) 37,5 MHz e 6,0 m
d) 45 MHz e 5,0 m
e) 50 MHz e 4,5 m
12. 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.
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que
a) ambas as afirmativas estão certas.
b) penas a afirmativa de Rafael está certa.
c) ambas as afirmativas estão erradas.
d) apenas a afirmativa de Joana está certa.
09. Um feixe estreito de luz monocromática, propagando-se
inicialmente no ar, penetra em um meio transparente, formando
ângulos de 60º e 30º com a normal, como ilustrado na figura a seguir.
Dados: Índice de refração do ar = 1,00
8
Velocidade da luz no ar = 3 × 10 m/s
Comprimento de onda da luz no ar = 633 nm
Calcule o comprimento de onda da luz no novo meio.
10. A figura a seguir mostra uma onda transversal periódica, que se
propaga com velocidade v 1 = 8 m/s em uma corda AB, cuja densidade
linear é µ 1 . Esta corda está ligada a uma outra BC, cuja densidade é
µ 2 , sendo que a densidade de propagação da onda nesta segunda
corda é v 2 = 10 m/s. O comprimento de onda quando se propaga na
corda BC é igual a:
a) 7 m
b) 6 m
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c) 5 m
d) 4 m
Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno
descrito no texto?
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.
13. 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.
e) 3 m
2
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.
“Às 9h20 (1h20 em Brasília), um objeto em alta velocidade foi
observado nos céus de Chelyabinsk, deixando um grande rastro atrás
de si. No prazo de dois minutos, houve dois estrondos”, disse Yuri
Burenko, funcionário do setor de emergência, por meio de nota. “A
onda de choque quebrou vidros em Chelyabinsk, em uma série de
cidades da região”, disse ele.
14. Uma estação de rádio emite ondas médias na faixa de 1 MHz com
comprimento de onda de 300 m. Essa radiação contorna facilmente
obstáculos como casas, carros, árvores etc. devido ao fenômeno físico da
a) difração.
b) refração.
c) reflexão.
d) interferência.
e) difusão.
O fenômeno associado aos vidros partidos pelo som intenso e por
serem esses vidros sensíveis à frequência da onda sonora recebe o
nome de
a) difração.
b) ressonância.
c) reverberação.
d) efeito Doppler.
15. Você já sabe que as ondas sonoras têm origem mecânica. Sobre
essas ondas, é certo afirmar que:
a) em meio ao ar, todas as ondas sonoras têm igual comprimento de
onda.
b) a velocidade da onda sonora no ar é próxima a da velocidade da
luz nesse meio.
c) por resultarem de vibrações do meio na direção de sua
propagação, são chamadas transversais.
d) assim como as ondas eletromagnéticas, as sonoras propagam-se
no vácuo.
e) assim como as ondas eletromagnéticas, as sonoras também
sofrem difração.
16. As ambulâncias, comuns nas grandes cidades, quando transitam
com suas sirenes ligadas, causam ao sentido auditivo de pedestres
parados a percepção de um fenômeno sonoro denominado efeito
Doppler. Sobre a aproximação da sirene em relação a um pedestre
parado, assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o efeito
sonoro percebido por ele causado pelo efeito Doppler.
a) Aumento no comprimento da onda sonora.
b) Aumento na amplitude da onda sonora.
c) Aumento na frequência da onda sonora.
d) Aumento na intensidade da onda sonora.
e) Aumento na velocidade da onda sonora.
17. Leia o trecho a seguir.
Meteorito despenca sobre a Rússia
e população vive momentos de pânico
Centenas de pessoas ficam feridas com vidro quebrado pelo
impacto do meteoroide contra a atmosfera
A queda de um meteorito sobre os Montes Urais na manhã de
ontem deixou cerca de 1,1 mil pessoas feridas, provocou pelo menos
uma forte explosão e causou pânico na população local. A maioria
dos feridos foi atingida por estilhaços de vidro que se quebrou em
razão da onda expansiva provocada pela queda do corpo celeste.
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(Disponivel em:
http://www.gazetamaringa.com.br/online/conteudo.phtml?tl=1&id=1345481&t
it=Meteorito-despenca-sobre-a-Russia-epopulacao-vive-momentos-de-panico)
18. Um recurso muito utilizado na medicina é a ecografia Doppler,
que permite obter uma série de informações úteis para a formação
de diagnósticos, utilizando ultrassons e as propriedades do efeito
Doppler. No que se refere a esse efeito, é correto afirmar:
a) A frequência das ondas detectadas por um observador em
repouso em um certo referencial é menor que a frequência das
ondas emitidas por uma fonte que se aproxima dele.
b) O movimento relativo entre fonte e observador não afeta o
comprimento de onda detectado por ele.
c) O efeito Doppler explica as alterações que ocorrem na amplitude
das ondas, devido ao movimento relativo entre fonte e
observador.
d) O efeito Doppler é um fenômeno que diz respeito tanto a ondas
mecânicas quanto a ondas eletromagnéticas.
e) O movimento relativo entre fonte e observador altera a
velocidade de propagação das ondas.
19. A exposição prolongada aos raios ultravioleta (UV) podem causar
danos à pele, contudo, com algumas recomendações, a ação desses
mesmos raios torna possível a produção de vitamina D, que auxilia na
obtenção de cálcio dos alimentos. Nessa situação, assinale a
alternativa correta que completa a lacuna da frase a seguir.
A recomendação pelos médicos de usar filtros solares está ligada a
que os mesmos diminuem a(o) ________ dos raios ultravioletas.
a) frequência
b) intensidade
c) comprimento de onda
d) amplitude
20. Na figura a seguir, é representado o espectro eletromagnético,
nome dado ao ordenamento das ondas eletromagnéticas por
frequência ou por comprimento de onda. A luz visível corresponde a
uma fatia estreita desse espectro.
Analise, então, as afirmativas:
I. Todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade no
vácuo.
II. A frequência das ondas de rádio é menor que a frequência da luz
visível.
III. A frequência da luz conhecida como infravermelho pode provocar
bronzeamento e causar o câncer de pele.
3
Está(ão) correta(s)
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas III.
d) apenas I e II.
e) apenas II e III.
(
21. É difícil imaginarmos, em nosso cotidiano, até que ponto somos
banhados por radiações eletromagnéticas das variadas frequências
do espectro. Podemos dizer que o Sol é uma das fontes de radiações
predominantes que definem o meio ambiente no qual nós, como
uma espécie, temos evoluído e nos adaptado. Somos também
banhados por radiações de rádio, televisão, micro-ondas de sistema
de radar e de sistemas de telefonia, bem como radiações
provenientes de lâmpadas, máquinas de raios X, relâmpagos, ondas
provenientes de motores aquecidos, de estrelas distantes, de
materiais radioativos e de outras galáxias. Com os fundamentos das
teorias sobre ondas eletromagnéticas, assinale a(s) proposição(ões)
correta(s).
01) Uma onda eletromagnética pode ser desviada por um campo
magnético.
02) Em um meio não dispersivo, a frequência da luz depende da
velocidade.
04) No vácuo, a velocidade da luz não depende do comprimento de
onda e nem da frequência.
08) Em meio dispersivo, a velocidade da luz depende da frequência.
16) No vácuo, a velocidade da luz depende da velocidade da fonte.
24. Sabe-se que a função do ouvido é converter uma fraca onda
mecânica que se propaga no ar em estímulos nervosos; sabe-se,
ainda, que os métodos de diagnose média que usam ondas
ultrassônicas baseiam-se na reflexão do ultrassom ou no efeito
Doppler, produzido pelos movimentos dentro do corpo. Com base
em conhecimentos a respeito de ondas, julgue os itens adiante.
(0) No processo de interferência entre duas ondas, necessariamente,
uma delas retarda o progresso da outra.
(1) O efeito Doppler não é determinado apenas pelo movimento da
fonte em relação ao observador, mas também por sua velocidade
absoluta em relação ao meio no qual a onda se propaga.
(2) Nos instrumentos musicais de corda, os sons estão relacionados
com a frequência de vibração de cada corda; quanto maior a
frequência de vibração de cada corda; quanto maior a frequência
de vibração, mais grave será o som produzido.
(3) Um concerto ao ar livre está sendo transmitido, ao vivo, para
todo o mundo, em som estéreo, por um satélite geoestacionário
localizado a uma distância vertical de 37000 km da superfície da
Terra. Quem estiver presente ao concerto, sentado a 350 m do
sistema de alto-falantes, escutará a música antes de um ouvinte
que resida a 5 000 km do lugar da realização do concerto.
22. 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
4
da frequência (I ∞ f ). 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
23. Ondas eletromagnéticas estão presentes no dia. Por exemplo,
ondas de TV, ondas de rádio, ondas de radar etc. Essas ondas são
constituídas por campos elétricos e magnéticos mutuamente
perpendiculares, como mostra o diagrama a seguir.
) ( ) ao passar para um outro meio homogêneo e linear, a
frequência e a velocidade mudam, enquanto que o comprimento
de onda não
( ) ( ) pode ser gerada em fornos de micro-ondas.
( ) ( ) é difratada, ao passar por uma fenda de, aproximadamente,
6m
25. O caráter ondulatório do som pode ser utilizado para eliminação,
total ou parcial, de ruídos indesejáveis. Para isso, microfones captam
o ruído do ambiente e o enviam a um computador, programado para
analisá-lo e para emitir um sinal ondulatório que anule o ruído
original indesejável. O fenômeno ondulatório no qual se fundamenta
essa nova tecnologia é a:
a) interferência.
b) difração.
c) polarização.
d) reflexão.
e) refração.
GABARITO
01. [A]
O fenômeno em questão é o eco, ocorrido pelo som, que é uma
onda eletromagnética.
02. [A]
A figura a seguir ilustra os dois percursos realizados pelo som.
A onda eletromagnética representada no diagrama, que está se
propagando em um meio homogêneo e linear, com velocidade igual
8
a 3,0×10 m/s,
7
( ) possui frequência de 5×10 Hz.
( ) ao passar para um outro meio homogêneo e linear, a frequência
e a velocidade mudam, enquanto que o comprimento de onda
não
( ) pode ser gerada em fornos de micro-ondas.
( ) é difratada, ao passar por uma fenda de, aproximadamente, 6m
7
( ) ( ) possui frequência de 5×10 Hz.
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–
–
Para o som direto a distância percorrida é distância entre você e o
seu amigo: D dir = 60 m.
Para o som refletido temos:
d12 =302 + 402 ⇒ d1 =50 m.
4
Como o ângulo de incidência é igual ao de reflexão:
d 1 = d 2 = 50 m.
A distância percorrida é, então, D reflet = d 1 + d 2 = 100 m.
A diferença de percurso é:
∆D = 100 – 60 = 40 m.
17. [B]
Quando uma onda de frequência f atinge um sistema de
frequência vibração natural também igual a f, esse sistema
absorve energia da onda, aumentando a amplitude de vibração
das partículas, podendo chegar ao colapso. Esse fenômeno é
chamado ressonância.
O intervalo de tempo entre as recepções dos dois sons é:
∆D
40
∆=
=
⇒ ∆=
t
t 0,12 s.
V
340
18. [D]
O efeito Doppler é um fenômeno ondulatório, valendo, portanto,
para ondas mecânicas ou eletromagnéticas.
03. [D]
–5
Dados: v = 1.500 m/s; ∆t = 0,01 ms = 10 s.
Como se trata de reflexão, a distância percorrida pelo pulso
sonoro é 2d (ida e volta), onde d é a distância pedida.
-5
Da Cinemática: ∆S = v∆t ⇒ 2d = 1.500×10 ⇒ d =
−5
1.500 × 10
= 7,5 × 10 −3 m ⇒ d = 0,75 cm.
2
3
04. O instante é t = 6,0 × 10 s
05. [D]
06. 02 + 08 = 10
07. [A]
08. [D]
09. λ = 365 nm
10. [C]
11. [E]
12. [A]
O fenômeno ilustrado na figura é a difração. Esse fenômeno
ocorre quando uma onda contorna um obstáculo, como o som
contornando um muro, permitindo que um menino ouça a
conversa de seus colegas escondidos atrás do muro.
13. [D]
Pode ocorrer reflexão nas paredes ou difração (contorno de um
obstáculo).
19. [B]
Os filtros solares absorvem parte da radiação, diminuindo a
Intensidade da radiação que atinge a pele.
20. [D]
I. Correta. No vácuo todas as radiações eletromagnéticas
propagam-se com velocidade c= 3 ⋅ 108 m / s .
II. Correta. Pela tabela dada.
III. Incorreta. O bronzeamento e câncer de pela são causados por
raios ultravioleta.
21. 04 + 08 = 12
01) Errada. Tanto o campo elétrico como o campo magnético só
exercem
força
sobre
partículas
eletrizadas.
Ondas
eletromagnéticas são compostas por fótons, partículas sem
massa e sem carga, não sofrendo, portanto, força desses campos.
02) Errada. A frequência só depende da fonte emissora.
04) Correta. No vácuo a velocidade da luz é a mesma para todas as
radiações eletromagnéticas.
08) Correta. Em meios dispersivos, radiações de maior frequência
propagam-se com velocidades menores. Haja vista que, para a luz
visível, a radiação violeta (de maior frequência) tem menor
velocidade de propagação que a radiação vermelha (de menor
frequência).
16) Errada. A velocidade de uma onda só depende das características
da própria onda e das condições do meio.
22. [E]
Sejam I A e I V , as intensidades dispersadas por cada uma das
radiações azul e vermelha, respectivamente.
Da equação fundamental da ondulatória: v = λ f ⇒ f =
Conforme o enunciado:
4
14. [A]
Difração é um fenômeno exclusivamente ondulatório. Ocorre
quando uma onda contorna um obstáculo ou atravessa
fendas. A difração é mais acentuada quando as dimensões do
obstáculo têm a mesma ordem de grandeza do comprimento
de onda.
15.
a)
b)
c)
[E]
Falso. O comprimento de onda depende da frequência
Falso: Luz → 300.000 km/s; Som → 340m/s
Por resultarem de vibrações do meio na direção de sua
propagação, são chamadas transversais
d) Falso. As ondas sonoras são mecânicas e precisam de um meio
material para propagar-se
e) Verdadeiro. Toda onda pode difratar dependendo do tamanho do
obstáculo comparado com o comprimento da onda
v
.
λ
4
4
 v λV 
 λV 
IA  fA 
4
 720 
=  =
×
 =
 =
 =(1,8 )
IV  fV 
v
400
λ
λ


 A

 A
4
⇒
IA
= 10,5.
IB
23. V F F V
24. F V F F
25. [A]
16. [C]
Quando há aproximação relativa entre o ouvinte e a ambulância,
o som se torna mais agudo, portanto, ocorre aumento na
frequência da onda sonora percebida pelo pedestre.
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5