Física — Ondulatória
Prof. Jonas Pinheiro
Lista de Exercícios: Ondas, Frequência e Comprimento de Onda
Questões dissertativas — desenvolva todos os cálculos e justifique as respostas. Adote vsom = 340 m/s no ar quando não indicado.
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Fórmulas de referência

v = λ · fVelocidade de propagação = comprimento de onda × frequência
f = 1 / TFrequência = inverso do período
v = λ / TVelocidade a partir do comprimento de onda e do período
c = λ · fOndas eletromagnéticas no vácuo, com c = 3 × 108 m/s
v = Δs / ΔtVelocidade média (útil em problemas de eco e propagação)
1. Onda em uma corda
Uma onda se propaga em uma corda esticada. Observando um único ponto da corda, percebe-se que ele realiza 30 oscilações completas em 6 segundos. Sabendo que o comprimento de onda vale 0,40 m, determine a frequência, o período e a velocidade de propagação da onda.
2. Ondas no mar
Um surfista parado sobre a prancha percebe que as cristas das ondas passam por ele a cada 4 segundos, e estima que a distância entre duas cristas consecutivas seja de 12 metros.
a) Calcule a velocidade de propagação das ondas. b) Quantas cristas passam pelo surfista no intervalo de 1 minuto?
3. Som que muda de meio
Uma onda sonora de frequência 680 Hz propaga-se no ar com velocidade de 340 m/s. Em seguida, ela passa a se propagar na água, onde a velocidade do som é 1480 m/s.
a) Determine o comprimento de onda no ar. b) Determine o comprimento de onda na água. c) Explique por que a frequência da onda não se altera ao mudar de meio.
4. O eco no paredão
Uma pessoa dá um grito voltado para um paredão rochoso e ouve o eco 1,5 segundo depois. O paredão está a 255 metros de distância.
a) Com base nesses dados, calcule a velocidade do som no ar naquele momento. b) Se o grito tem frequência predominante de 510 Hz, qual é o comprimento de onda desse som?
5. Rádio FM e rádio AM
As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas e propagam-se com velocidade c = 3 × 108 m/s. Uma estação FM transmite na frequência de 100 MHz e uma estação AM transmite em 1000 kHz.
a) Calcule o comprimento de onda transmitido por cada estação. b) Qual das duas emite ondas de maior comprimento de onda? Justifique relacionando frequência e comprimento de onda.
6. Trem de ondas na corda
Uma onda transversal percorre uma corda de 3 metros de comprimento. Em um certo instante, observa-se que a corda contém exatamente 6 comprimentos de onda completos. A onda leva 0,5 segundo para percorrer a corda de uma ponta à outra.
a) Determine o comprimento de onda. b) Calcule a velocidade de propagação. c) Determine a frequência da onda.
7. Dois diapasões
Em um laboratório, dois diapasões vibram emitindo som no ar (v = 340 m/s). O primeiro tem frequência de 256 Hz e o segundo, de 512 Hz.
a) Calcule o comprimento de onda do som emitido por cada diapasão. b) Compare os dois resultados e explique fisicamente por que, ao dobrar a frequência, o comprimento de onda se comporta da forma observada.
8. A ecolocalização do morcego
Para se localizar e caçar, um morcego emite ultrassom de frequência 50 000 Hz, que se propaga no ar a 340 m/s.
a) Qual é o comprimento de onda desse ultrassom? b) O morcego emite um pulso e recebe o eco refletido por um inseto 0,02 segundo depois. A que distância está o inseto?
9. Ondas na piscina
Uma criança bate ritmicamente na superfície da água de uma piscina, gerando ondas circulares. Conta-se que 5 ondas completas se formam em 2 segundos, e mede-se que a distância entre duas cristas vizinhas é de 15 cm.
a) Determine a frequência e o período das ondas. b) Calcule a velocidade de propagação das ondas na água. c) Quanto tempo uma onda leva para atingir a borda da piscina, situada a 3 metros do ponto onde foi gerada?
10. Relâmpago e trovão
Durante uma tempestade, uma pessoa vê o clarão do relâmpago e, 6 segundos depois, ouve o trovão. Considere a velocidade do som no ar igual a 340 m/s e a velocidade da luz tão grande que pode ser tomada como instantânea nessa distância.
a) A que distância da pessoa ocorreu o relâmpago? b) Sabendo que o som do trovão tem frequência predominante de 85 Hz, qual é o seu comprimento de onda? c) Explique por que a pessoa vê o relâmpago antes de ouvir o trovão.
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