Quarta Lista

Física II - Teoria - Quarta Lista de Exercícios.
UNIVASF
Física II - Teoria.
Quarta Lista de Exercícios.
http://www.univasf.edu.br/~militao.figueredo/fis2teoria/
06/04/2006
06/04/2006
Principais Conceitos - Oscilações
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19.91 – Mostre que as seguintes funções satisfazem a função de onda dada por:
∂ 2 y ( x, t ) 1 ∂ 2 y ( x, t )
,
= 2
∂ x2
v
∂t2
a) y ( x, t ) = A sen(ω t + k x) ;
b) y ( x, t ) = A cos(ω t + k x) ;
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c) Qual é o sentido de propagação destas ondas? Como você pode garantir?
d) Para a onda do item (b), escreva a equação para a velocidade transversal e a
aceleração transversal de uma partícula no ponto x.
032 – Uma onda senoidal viaja em uma corda. O tempo para que um ponto em particular
movimente-se da posição de deslocamento máximo para a de deslocamento zero é de
178 ms . O comprimento de onda é de 1,38 m. Encontre (a) o período, (b) a freqüência e (c) a
velocidade da onda.
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Principais Conceitos - Fluidos
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13 – Um fio com 10,3 m e massa de 97,8 g é esticado por uma força de intensidade 248 N. Se dois
pulsos, separados no tempo por 29,6 ms são gerados um em cada extremidade do fio, onde será o
ponto de encontro dos pulsos?
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17 - Um observador mede uma intensidade de 1,13 W/m a uma distância desconhecida de uma
fonte de ondas esféricas, cuja potência de saída é de também é desconhecida. O observador caminha
5,30 m aproximando-se da fonte e mede uma intensidade de 2,41 W/m2 em um novo local. Qual a
potência de saída da fonte?
O movimento periódico é um movimento que se repete regularmente depois de cada ciclo. A freqüência,
o período e a amplitude são características importantes do movimento periódico.
O movimento periódico mais simples é o movimento harmônico simples (MHS). Ele ocorre quando uma
força restauradora que atua sobre um corpo é diretamente proporcional ao deslocamento a partir da sua
posição de equilíbrio. Em um MHS, o período e a freqüência não dependem da amplitude.
A análise do MHS é auxiliada por um círculo de referência, que usa uma relação simples entre o MHS e
o movimento circular uniforme. O MHS pode também ser analisado usando-se o método da
conservação da energia.
Muitos sistemas executam oscilações que correspondem aproximadamente a um movimento harmônico
simples, como exemplos citamos as oscilações de um pêndulo e outros sistemas que executam
oscilações com rotações.
Quando forças de amortecimento estão presentes, a amplitude da oscilação diminui com o tempo.
Quando aplicamos uma força adicional que varia senoidalmente com o tempo, o sistema oscila com a
mesma freqüência da força aplicada. Neste caso dizemos que existe uma oscilação forçada.
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A densidade é a massa por unidade de volume.
A pressão é a força por unidade de área ao longo da normal à superfície de um sólido ou fluido ou
através de uma superfície imaginária no interior de um sólido ou fluido.
A pressão aplicada sobre a superfície de um fluido é transmitida integralmente a qualquer ponto do
fluido. Esta afirmação é a lei de Pascal.
A força de empuxo é a força de baixo para cima que um fluido exerce sobre um corpo mergulhado no
referido fluido. A força de empuxo possui módulo igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Esta
conclusão é chamada de princípio de Arquimedes.
A superfície de um fluido se comporta como uma superfície sob tensão. A força per unidade de
comprimento ao longo de uma linha da superfície denomina-se tensão superficial.
A equação da continuidade para o escoamento de um fluido, baseada na conservação da massa,
relaciona a velocidade do escoamento com a área da seção reta em um tubo de escoamento.
A equação de Bernoulli, baseada na conservação da energia, é uma relação envolvendo a pressão, a
velocidade do escoamento do fluido, e a altura do escoamento do fluido.
A viscosidade decorre do atrito interno de um fluido.
192 – Que diferença entre duas ondas, idênticas em todos os demais aspectos, em propagação
segundo o mesmo sentido em uma corda tensa, resultará em uma onda combinada com amplitude
1,65 vezes a amplitude comum das ondas componentes? A resposta deve ser dada em graus e
também em radianos. Veja item 18.8 do livro Halliday-Krane e use a equação 18-40.
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Principais Conceitos - Ondas
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1
Exercícios do Livro Física II – Sears e Zemansky.
2
Exercícios do Livro Física 2 – Halliday, Resnick e Krane, capítulo 18.
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Uma onda é uma perturbação do equilíbrio que se propaga de uma região do espaço para outra. A
velocidade de propagação denomina-se velocidade da onda. As ondas podem ser transversais,
longitudinais, ou apresentam uma combinação destas duas formas.
Em uma onda periódica, a perturbação em cada ponto é uma função periódica do tempo, e a
configuração da perturbação é uma função periódica da distância. Uma onda periódica possui um
comprimento de onda e uma freqüência. Em uma onda periódica senoidal, cada partícula do meio oscila
mediante um movimento harmônico simples.
A função de onda descreve a posição de cada ponto em um meio para cada instante.
A velocidade das ondas em um meio, tal como em uma corda vibrante, é determinada pelas
propriedades elásticas e inerciais do meio.
Uma onda sonora em um gás é uma onda longitudinal. A velocidade da onda é determinada pela
temperatura e pela massa molecular do gás.
As ondas transportam energia através do espaço. Para uma onda senoidal, a taxa da energia
transportada é proporcional ao quadrado da freqüência e ao quadrado da amplitude.
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