FÍSICA — Ondulatória

Uma boia flutua em alto mar e oscila completando um ciclo a cada 0,25 s. Observa-se que duas cristas consecutivas estão separadas por 2 m.

a) Qual é a frequência de oscilação da boia?
b) Qual é a velocidade de propagação dessa onda?

Um som de frequência 400 Hz propaga-se no ar com comprimento de onda de 0,75 m. Ao penetrar em uma barra metálica, a frequência permanece a mesma, mas a velocidade passa a ser 1200 m/s.

a) Qual é a velocidade do som no ar, nessa situação?
b) Qual é o novo comprimento de onda dentro da barra metálica?

Um diapasão utilizado em um laboratório de acústica vibra com frequência de 250 Hz.

a) Qual é o período dessa vibração, em segundos?
b) Expresse o período em milissegundos.

Uma onda na superfície de uma piscina tem frequência de 2 Hz. Um nadador estático observa as ondas passando por ele.

a) Quantas cristas passam pelo nadador em 6 segundos?
b) Qual é o período dessas ondas?

O som de um apito de árbitro propaga-se no ar a 340 m/s com frequência de 680 Hz.

a) Qual é o comprimento de onda desse som?
b) Se a frequência fosse o dobro, o que aconteceria com o comprimento de onda, mantida a mesma velocidade?

Uma corda de densidade linear μ = 0,01 kg/m está submetida a uma força de tração de 9 N.

a) Qual é a velocidade de propagação de uma onda nessa corda?
b) Se a tração fosse reduzida à metade, qual seria a nova velocidade?

Uma onda propaga-se em uma corda com velocidade de 30 m/s, sob uma tensão de 0,09 N.

Determine a densidade linear (μ) dessa corda.

Uma corda de densidade linear μ = 0,04 kg/m está sob tensão de 16 N, produzindo ondas com velocidade de 20 m/s.

a) Confirme o valor da velocidade usando a fórmula.
b) Para que a velocidade de propagação dobre, qual deve ser a nova tensão aplicada à corda?

Uma corda tem densidade linear μ = 0,04 kg/m e tensão de 100 N. Nessa corda é gerada uma onda de comprimento de onda λ = 2 m.

a) Calcule a velocidade de propagação da onda.
b) Determine a frequência da onda.

Uma onda se propaga a 20 m/s em uma corda de densidade linear μ = 0,05 kg/m.

Qual é a tensão (força de tração) aplicada a essa corda?

Dois pulsos propagam-se em sentidos opostos em uma mesma corda: um voltado para cima com amplitude de 8 cm e outro voltado para baixo com amplitude de 5 cm.

a) Qual é a amplitude resultante no instante da superposição total?
b) Qual é a direção do deslocamento resultante?
c) Após o cruzamento, os pulsos continuam com as mesmas amplitudes originais? Justifique.

Dois pulsos idênticos, cada um com amplitude de 6 cm, propagam-se em sentidos opostos ao longo de uma corda: um voltado para cima e o outro para baixo.

a) O que ocorre com a amplitude resultante no instante de superposição total?
b) Esse fenômeno é chamado de interferência construtiva ou destrutiva? Explique.

Um forno micro-ondas doméstico emite radiação com comprimento de onda de 0,03 m. Sabe-se que toda radiação eletromagnética propaga-se no vácuo à velocidade de 3 × 10⁸ m/s.

Calcule a frequência das micro-ondas emitidas por esse forno.

Luz visível de comprimento de onda 500 nm (1 nm = 10⁻⁹ m) propaga-se no vácuo à velocidade de 3 × 10⁸ m/s.

a) Calcule a frequência dessa luz.
b) A qual cor do espectro visível esse comprimento de onda corresponde aproximadamente?

Um barco equipado com sonar emite um pulso sonoro que demora 0,6 s para ir até o fundo do mar e retornar. Considerando que o som se propaga na água a 340 m/s (valor hipotético para este exercício).

Qual é a profundidade do fundo do mar nesse ponto?

Em uma onda periódica, a distância entre uma crista e o vale imediatamente seguinte é de 2 m.

a) Qual é o comprimento de onda dessa onda?
b) Qual seria a distância entre duas cristas consecutivas?

Entre dois pontos separados por 15 m, propagam-se ondas de comprimento de onda 2,5 m.

a) Quantos comprimentos de onda completos cabem nessa distância?
b) O que essa quantidade representa fisicamente em relação à defasagem entre os dois pontos?

Uma corda de comprimento L = 1,2 m é fixada nas duas extremidades e vibra em uma onda estacionária com 3 nós internos (ou seja, 4 segmentos entre os nós das extremidades). A frequência de vibração é 20 Hz.

a) Determine o comprimento de onda dessa onda estacionária.
b) Calcule a velocidade de propagação da onda na corda.

Classifique cada onda abaixo como transversal ou longitudinal e justifique sua resposta:

(I) Onda sonora propagando-se no ar.
(II) Onda em uma corda vibrando perpendicularmente ao seu comprimento.
(III) Onda sísmica do tipo P (primária).

Ao passar do ar para a água, uma onda sonora tem sua velocidade de propagação aumentada.

a) O que acontece com a frequência da onda nessa mudança de meio? Justifique.
b) O que acontece com o comprimento de onda? A resposta é diferente da anterior? Por quê?
c) Qual grandeza se conserva obrigatoriamente na mudança de meio e por quê?