Ítalo Renan

GABARITO – CURSO DE FÉRIAS – FÍSICA
Professor: Ítalo Reann
OSG 4127/16
Notamos um aumento na largura do máximo central, sendo
assim, temos uma diminuição da fenda.
Logo, d2 < d1.
A alternativa [D] contempla essas conclusões.
1ª PARTE – FENÔMENOS ONDULATÓRIOS
FIXAÇÃO DO CONTEÚDO
1.
A figura abaixo representa a difração de uma onda luminosa
em uma fenda simples.
Resposta correta: D
2.
A relação entre a largura do máximo central Δx, o compri-
mento de onda λ, a largura da fenda d e a distância entre a
fenda e o anteparo y, admitindo-se ângulos pequenos, pode
ser escrita como:
Δx =
2λy
d
a) Falso. O comprimento de onda depende da frequência.
b) Falso. Luz → 300.000 km/s; Som → 340 m/s.
c) Falso. 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.
Resposta correta: E
3.
A figura mostra as frequências das sucessivas notas com os
respectivos índices de 1 a 14.
Então, podemos dizer que a largura do máximo central Δx é
diretamente proporcional ao comprimento de onda λ e inversamente proporcional à largura da fenda d.
Comparando-se as figuras 1 e 2, nota-se que na figura 2 Δx
diminuiu, com isso, λ também sofreu uma redução, portanto:
λ 2 < λ1
Fazendo agora, a comparação entre a figura 1 e 3:
Usando a expressão do termo geral de uma progressão geométrica de razão q, temos:
f = f q12 ⇒ 2 f = f q12 ⇒ q12= 2 ⇒
1
1
 13 1

1
q= 212 ⇒ q= 1,059.

f = f q9
f 1 q9
f
f
q9
 10 1
fn = f1 qn−1 
⇒ 10 =
⇒ 10 = 7 ⇒
7
7
f8 f1q
f8 q
 f 8 = f1 q

2

f10 = f 8 q2 ⇒ 440 = f 8(1,059 ) ⇒


440
= f8 (1,12 ) ⇒ f=8
≅ 393 Hz.
440
1,12

v 340
v =λ8 f8 ⇒ λ8 = =
⇒
f 8 393
λ8 ≅ 0,86 m.
GABARITO – CURSO DE FÉRIAS – FÍSICA
Comentário: as duas notas Dó consecutivas a que se refere o
enunciado não podem ser um Dó normal e um Dó sustenido
(1ª e 2ª notas). Caso uma má interpretação levasse a esse
equacionamento, a razão da P.G. seria 2 e teríamos:
440
f10 = f1 29 ⇒ f 1=
= 0,86 Hz
512
6.
Absurdo! Um som com essa frequência não é audível para o
ser humano!
Resposta correta: B
4.
A luz propaga-se através de dois campos, um elétrico e outro
magnético, perpendiculares entre si e a direção de polarização é definida como a direção do campo elétrico da onda.
Resposta correta: D
5.
Dados: nar =
1; n =
1,5; f =
2,5 × 109 Hz; c =
3 × 108 m / s.
Na refração não ocorre inversão de fase. Na reflexão ocorre
inversão de fase quando o sentido de propagação é do meio
menos para o meio mais refringente, mas não ocorre quando
for do meio mais para o menos refringente.
Assim, na primeira incidência (ar-prato), o raio refletido sofre
inversão de fase, mas o raio refratado no prato não sofre inversão de fase; na segunda incidência (prato-ar) o raio refletido não sofre inversão de fase. Portanto, a diferença de fases
entre os dois raios refletidos, quando se propagando novamente no ar, é π rad, o que corresponde a meio comprimento
λ
de onda   , ou seja, os dois raios estão em oposição de fa2
ses. A diferença de percurso entre eles é ∆x = 2d, sendo d a
espessura do prato.
Calculando o comprimento de onda no prato:
Numerador: (+) observador aproximando; (–) observador afastando.
Denominador: (–) fonte aproximando; (+) fonte afastando.
c
c
c
3 × 108
⇒ n=
= λ=
=
= 0,08 m ⇒
v
λf
f n 2,5 × 109 ⋅ 1,5
λ = 8 cm.
Para que a reflexão seja máxima, deve haver interferência
construtiva entre os raios refletidos. Como eles estão em oposição de fases, a diferença de percurso deve ser múltipla de
um número ímpar de meios comprimentos de onda.
λ
λ
λ
∆=
x n
⇒ 2=
d n
⇒ =
d n (=
n 1; 2; 3... ) .
2
2
4
A espessura do prato é mínima quando n = 1. Então:
λ
8
d =1 ⋅
⇒ d = ⇒ d =2 cm.
4
4
Observe a figura.
Resposta correta: B
Efeito Doppler: f ' = f
n=
V ± Vobservador
V ± Vfonte
Vobservador → componente da velocidade do observador na
direção que liga o observador à fonte.
Vfonte → componente da velocidade da fonte na direção que
liga o observador à fonte.
V → velocidade do som.
7.
Os três observadores estão parados ( Vobservador = 0 ) .
A fonte está aproximando-se de D1, parada em relação a D2 e
afastando-se de D3.
V
D1 → f1 f
=
>f
V − Vfonte
D2 → f2 = f
D3 → f3 f
=
V
<f
V + Vfonte
I. O som percebido pelo detector D1 é mais agudo que o som
emitido e escutado pelo trompetista. (Verdadeiro)
II. A frequência medida pelo detector D1 é menor que f. (Falso)
III. As frequências detectadas por D1 e D2 são iguais e maiores
que f, respectivamente. (Falso)
IV. A frequência detectada por D2 é maior que a detectada por
D3. (Verdadeiro)
Resposta correta: A
Trata-se de uma questão a respeito do Efeito Doppler.
Porém, é preciso notar que, segundo o enunciado, a fonte e o
observador é o próprio veículo.
Desta forma, calculando a frequência observada pela parede e
após isto refletida, temos que:
v ±v 
f=' fo ⋅  s obs 
 vs  v f 
 v +0
=
f ' 20000 ⋅  s

 vs − v 
Onde, v é a velocidade do veículo.
Calculando a frequência observada pelo veículo após a reflexão,
temos que:
v ±v 
f ''= f '⋅  s obs 
 vs  v f 
 v  v + v 
=
f '' 20000 ⋅  s  s

 v s − v  v s − 0 
 340 + v 
22500
= 20000 ⋅ 

 340 − v 
v = 20 m s
Assim,
∆S
∆S
=
v
∴∆=
t
∆t
v
50
∆t =
20
∆t =2,5 s
Resposta correta: D
2
OSG 4127/16
GABARITO – CURSO DE FÉRIAS – FÍSICA
8.
9.
No primeiro caso, a onda está contornando o obstáculo →
difração.
No segundo caso, após haver difração nas fendas, as ondas estão interferindo → interferência.
No terceiro caso, houve uma mudança de comprimento de
onda devido à mudança de velocidade e de meio, o que caracteriza uma refração → refração.
5.
Resposta correta: B
6.
Resposta correta: D
7.
Resposta correta: D
8.
Resposta correta: D
Resposta correta: B
9.
Da figura, o comprimento de onda, menor distância entre dois
pontos que vibram em fase, é λ = 4 m.
Supondo que 8s seja o menor tempo para que o amigo esteja
na posição mais elevada da onda, o período de oscilação é
T = 8s.
Usando a equação fundamental da ondulatória:
λ 4
v = = ⇒ v = 0,5 m/s.
T 8
Utilizando os dados fornecidos pelo enunciado, analisando a
propagação no ar, temos que:
v = c = λ⋅f
f
=
3 ⋅ 108
= 0,6 ⋅ 108 Hz
5
f= 6 ⋅ 107 Hz
Sabendo que a frequência não varia quando ocorre refração (a
frequência depende somente da fonte que está emitindo a
onda), analisando a propagação na água:
v = λ⋅f
λ=
2,1 ⋅ 108
6 ⋅ 107
λ =3,5 m
Logo, alternativa correta é a [C].
Resposta correta: D
10. De acordo com o enunciado, a onda envolvida é sonora, que é
uma onda tridimensional. A intensidade (I) de ondas tridimensionais é medida pela razão entre a potência (P) emitida pela
fonte e a área (A) abrangida.
P 
I=
W/m2  .

A 
Resposta correta: C
Resposta correta: C
11. A altura de um som é caracterizada pela frequência da onda
sonora, diferenciando um som grave de um som agudo.
A intensidade de um som é caracterizada pela amplitude da
onda sonora, diferenciando um som fraco de um som forte.
∆S 
C ∆S
n ⋅ ∆S
∆t  → =
10.
t
→ ∆=

C  n ∆t
C
n=
V 
V=
Resposta correta: B
 ∆tA

 n ∆S / C 
n

− 1  × 100=  A
− 1  × 100=  A − 1  × 100=

t
n
S
/
C
n
∆
∆
 B

 B

 B

 1,8 
20%
 1,5 − 1  × 100 =


12. Quando uma onda de frequência f atinge um sistema de fre-
quência 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.
Resposta correta: B
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
13. Aplicando a equação fundamental da ondulatória:
1.
A frequência não é alterada pela mudança de meio (refração).
Assim, a afirmação de Bernardo é falsa.
Sabemos que v = λ . f. Como f é constante, v e λ são diretamente proporcionais.
No meio II, as distâncias entre as cristas são menores, ou seja,
menor comprimento de onda, λ, quando em comparação com
o meio I. Se houve redução no comprimento de onda, então
houve redução na velocidade.
Assim, o comentário do aluno Rodrigo está correto.
c= λν ⇒ ν=
c
3 × 108
=
⇒
λ 450 × 10 −9
ν ≅ 6,6 × 1014 Hz.
Resposta correta: A
14.
Resposta correta: B
2.
Resposta correta: C
3.
Resposta correta: B
4.
Resposta correta: D
OSG 4127/16
Como a distância entre o observador e a fonte sonora é muito
maior que o raio de curvatura descrito pela fonte, considerase que o movimento se dá na reta que une observador e centro da curva, sendo unidimensional.
Velocidade linear da fonte (v) em MCU:
3
GABARITO – CURSO DE FÉRIAS – FÍSICA
4.
rad
m
⋅ 0,5m =
10
s
s
Cálculo das frequências aparentes (f’):
v som
340
(1)
=
f 'menor =
f⋅
450 ⋅
v som + v fonte
340 + 10
v =ωR =20
v som
340
(2)
f 'maior =
f⋅
450 ⋅
=
v som − v fonte
340 − 10
A razão será (1) dividido por (2):
f 'menor 33
=
f 'maior 35
O planeta Terra comporta-se como um grande imã, gerando
em seu entorno um campo magnético. Porém, não é somente
disto que depende o formato e intensidade deste campo. O
Sol, devido as interações existentes em suas partículas (Fusão
entre partículas de Hidrogênio e Hélio) fazem com que sejam
emitidas radiações que muitas vezes acabam escapando do
Sol e trafegam em direção à Terra. A interação entre esta radiação e o campo magnético terrestre, faz com que haja uma
“deformação” no modelo básico (campo magnético gerado
por um imã) do campo magnético do planeta Terra. Esta interação forma o que é chamado de Magnetosfera.
Logo, para esta questão, a alternativa é a [A].
Resposta correta: A
15. O som é uma onda mecânica, sendo o som de menor frequência o mais grave e o de maior frequência o mais agudo.
Resposta correta: A
5.
Resposta correta: A
Para que os imãs não se encostem, basta que a sequência de
carrinhos tenha sempre polos iguais próximos entre si, promovendo uma repulsão magnética. A sequência correta é:
2(S) – 1(N) – 6(N) – 5(S) – 3(S) – 4(N).
Resposta correta: D
2ª PARTE – FENÔMENOS MAGNÉTICOS
6.
EXERCÍCIOS DE SALA
1.
Sabe-se que as forças magnéticas entre polos de:
– mesmo nome são de repulsão;
– nomes contrários são de atração.
Assim:
Se F é polo sul, E é polo norte.
A repele E → A é polo norte;
A atrai C → C é polo sul.
m ⋅ v2
,
2
podemos concluir que K1 = K2.
Ec= K=
Resposta correta: B
Resposta correta: D
2.
Justificando os comentários inapropriados:
Leonardo: inapropriado – na bússola não há circuito elétrico
algum.
Lorena: inapropriado – o Polo Norte da agulha deve mesmo
apontar para o Polo Norte geográfico, que corresponde ao Sul
magnético. Só não entendemos porque, então, a bússola estava estragada.
Amanda: apropriado.
Resposta correta: C
3.
Pela trajetória da partícula, a partícula tem que ser um próton
(Regra da Mão Esquerda), pois se fosse um elétron, a partícula
faria uma curva para a esquerda; se fosse um nêutron, a partícula não faria curva.
Além disto, a força magnética, no caso descrito, atua como
sendo a resultante centrípeta, ou seja, atua somente na direção e sentido do movimento da partícula. Logo, o módulo da
velocidade é o mesmo em P1 e P2.
Como
7.
Resposta correta: C
8.
Para o vagão levitar, os polos magnéticos da sua base devem
ser dispostos de maneira que exista repulsão entre os imãs,
portanto as alternativas [D] e [E] estão descartadas por apresentarem atração.
Para acontecer o deslocamento para a esquerda, a disposição
dos imãs na parte anterior e posterior do vagão, quando tomados da esquerda para a direita, respectivamente, deve
apresentar atração e repulsão. Observando-se, com isso, a
impossibilidade deste movimento para a alternativa [B], tendo
repulsão nas duas pontas; já o movimento seria para a direita
na alternativa [C]. Sendo assim, a alternativa correta é [A].
Para que a lâmina bimetálica vergue para a direita, empurrando o braço atuador, o metal X deve ter coeficiente de dilatação maior que o do metal Y (αX > αY).
Pela regra prática da mão direita, a extremidade esquerda do
eletroímã é um polo sul e extremidade direita um polo norte,
portanto, o vetor indução magnética no interior do eletroímã
é para a direita.
[I] Verdadeira. Carga elétrica positiva gera campo elétrico de
afastamento e carga elétrica negativa gera campo de aproximação.
[II] Verdadeira. As linhas de campo magnético são linhas contínuas, indo do polo norte magnético para o polo sul, atravessando o ímã do polo sul para o polo norte.
[III] Verdadeira. Quanto mais próximas as linhas, mais intenso
é o campo.
Resposta correta: E
Resposta correta: A
4
OSG 4127/16
GABARITO – CURSO DE FÉRIAS – FÍSICA
9.
As linhas de indução magnética, externamente, sempre se
orientam do polo Norte magnético ao polo Sul magnético.
Resposta correta: B
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
1.
10. Se dois ímãs são dispostos paralelamente, eles se orientam
com o polo norte magnético de um apontando para o polo sul
magnético do outro, conforme ilustra a figura.
Assim, para uma ave que migrasse para o hemisfério sul, o ímã
deveria apontar seu polo sul para o destino.
Para haver corrente elétrica induzida, é necessário que haja
variação do fluxo magnético. Isso só é possível com corrente
alternada.
Resposta correta: B
2.
A aproximação do ímã provoca variação do fluxo magnético
através do anel. De acordo com a Lei de Lenz, sempre que há
variação do fluxo magnético, surge no anel uma corrente induzida. Essa corrente é num sentido tal que produz no anel
uma polaridade que tende a ANULAR a causa que lhe deu origem, no caso, o movimento do ímã. Como está sendo aproximado o polo norte, surgirá na face do anel frontal ao ímã,
também um polo norte, gerando uma força de repulsão entre
eles.
Resposta correta: E
3.
Resposta correta: C
11. Se as barras CD e EF se repelem, ambas estão magnetizadas.
Se a barra AB é atraída por qualquer das extremidades de CD,
ela não está magnetizada.
Conclusão: somente as barras CD e EF são ímãs.
Quando a chave é fechada, criam-se fluxos magnéticos (Φ)
crescentes nas espiras A e B, que pela regra da mão direita
nº 1 (ou regra do sacarrolhas), estão saindo do plano que as
contém. Pela lei de Lenz, essa variação de fluxo crescente gera
um fluxo induzido (Φind) em sentido oposto, que novamente,
pela regra da mão direita nº 1, gera nas espiras correntes induzidas (i’ e i’’), ambas no sentido horário como se indica na
figura a seguir.
Resposta correta: B
12. Na figura, estão mostrados os campos magnéticos da Terra
nas duas situações.
Resposta correta: A
4.
A intensidade da corrente induzida depende da variação do
fluxo magnético gerado pela corrente na bobina: quanto mais
intensa for a corrente na bobina, maior será a intensidade da
corrente induzida no cérebro.
Resposta correta: C
Para que os feixes de magnetita voltem a se orientar como representado na Figura 1, devemos somar ao campo magnético

da Terra o campo magnético simultâneo B' .
5.
A indução de corrente só pode ocorrer se o fio estiver em um
plano perpendicular à espira, devido às características tridimensionais do campo magnético formado.
Resposta correta: B
Resposta correta: B
Will:31.05.16/Rev.:Daph
OSG 4127/16
5