Questão 24 - UFRGS 2022

Em uma corda esticada com certa tensão constante, três ondas são enviadas separadamente. A figura abaixo representa as ondas, identificadas por 1, 2 e 3.

As razões entre os comprimentos de onda λ₁/λ₂, λ₁/λ₃ e λ₂/λ₃ dessas ondas são, respectivamente, 

(A) 4/3, 2/3, 1/2. 

(B) 4/3, 3/2, 1/2. 

(C) 3/4, 2/3, 2. 

(D) 3/4, 3/2, 2. 

(E) 3/4, 3/2, 1/2.

Resolução:

Para aresponder a pergunta é necessário comparar com vários comprimentos de onda de cada uma das ondas. O comprimento de uma onda é dado pela distância de uma oscilação completa.

Observando a onda número 1 veremos que

O comprimento da onda 1 ocupa o equivalente a 6 unidades do gráfico.

A onda 2 por sua vez ocupa 8 unidades em seu comprimento de onda.

A terceira onda então, ocupa 4 unidades em cada espaço equivalentes a uma única oscilação.

Assim, as razões solicitadas na questão  λ₁/λ₂, λ₁/λ₃ e λ₂/λ₃, são respectivamente

                                            

Assim, a resposta é 3/4, 3/2  e 2.
Item (D).

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UFRGS - 2020 - Questão 22

 Na figura abaixo, a onda 1 consiste em um pulso retangular que se propaga horizontalmente para a direita. As ondas 2, 3 e 4 são ondas semelhantes que se propagam para a esquerda ao longo dessa mesma direção. 

As figuras abaixo representam interferências que ocorrem quando a onda 1 passa por cada uma das outras ondas.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. As formas de ondas X, Y e Z resultam, respectivamente, da superposição da onda 1 com as ondas ........ , ........ e ........ . 

(A) 2 - 3 - 4 

(B) 2 - 4 - 3 

(C) 3 - 2 - 4 

(D) 3 - 4 - 2 

(E) 4 - 2 - 3

Resolução:

    O fenômeno de interferência ocorre quando o encontro de duas ondas, ou pulsos, dependendo da forma que o encontro ocorre pode acontecer interferência construtiva (parcial ou total) ou totalmente destrutiva.
    Quando o encontro ocorre com mesma fase, as amplitudes se somam e por isso chamamos de interferência construtiva, o resultado é o aumento da amplitude da onda.

   Quando o encontro ocorre com as fases completamente opostas as amplitudes se subtraem e se aniquilam formando uma interferência completamente destrutiva.

   Por outro ado a interferênci pode ser parcialmente destrutiva, dependendo do encontro das ondas.

   As superposições sugeridas no problema são as seguintes:

   O pulso número 1 ao encontrar o pulso 2, têm características totalmente opostas, porem com intensidades levemente diferentes. O pulso 1, possui amplitude de intensidade de 2 unidades para cima, enquanto o pulso 2 possui no mesmo intervalo intensidade de 1 unidade para baixo, assim, a "subtração" dessas intensidades gerará uma amplitude resultante de 1 intensidade para cima, o que acontece analogamente com o segundo intervalo de tempo. Isso significa que a amplitude do pulso resultante DURANTE O ENCONTRO gera uma figura assemelhada a um degrau como mostra abaixo.

O encontro do pulso 1 com o pulso 3, por outro lado ocorre de forma totalmente destrutiva, pois os pulsos tem mesma intensidade e fase oposta, ou seja, onde há duas unidades para cima no pulso 1, há duas unidades para baixo no pulso 3. Logo o pulso resultante momentaneamente desaparece conforme a figura

Ainda do encontro dos pulsos 1 e 4, vemos que as intensidades tem mesma fase no momento do encontro, isso significa que gera uma intereferência construtiva que soma as intensidades da amplitude de cada pulso, assim, o pulso resultante no momento da interferência tem inteisdade de 4 unidades para cima no segundo intervalo e 2 unidades para baixo no terceiro intervalo.

Resumindo:

Os pulsos de interferência gerado em cada encontro será:

X: interferência totalmente destrutiva - Encontro do pulso 1 com o pulso 3;

Y: interferência parcialmente destrutiva - Encontro do pulso 1 com o pulso 2;

Z: interferência totalmente construtiva - Encontro do pulso 1 com o pulso 4;

X - 3, Y - 2, Z - 4

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Resposta: 

Item (C)

Questão 21 - UFRGS 2020

21. Uma onda sonora propagando-se em um meio fluido, com velocidade de módulo 1.440 m/s, sofre reflexão entre duas barreiras de modo a formar nesse meio uma onda estacionária. Se a distância entre dois nós consecutivos dessa onda estacionária é 4,0 cm, a frequência da onda sonora é 

(A) 180 Hz. 

(B) 360 Hz. 

(C) 1.800 Hz. 

(D) 3.600 Hz. 

(E) 18.000 Hz.

Resolução:

Explicação Inicial:

Para determinar a frequência de uma onda a partir de sua velocidade é necessário obter também seu comprimento de onda. 
Vamos observar a imagem de uma onda estacionária:

   Na imagem acima vemos uma onda estacionária em que são indicados os nós (ponto em que a onda encontra o eixo de propagação), vale, que é o ventre mais baixo da onda e a crista que é o ponto mais alto da onda.

   Na sequencia, vemos a figura abaixo em que está indicado o comprimento de onda, esta é a distância de dois pontos da onda que se repetem. Isso ocorre quando o pulso relativo a onda está na posição de duas cristas consecutivas, por exemplo ou em dois vales consecutivos.

   Quando o pulso está na posição do nó, por outro lado, no primeiro nó é como se o pulso estivesse subindo, mas no próximo nó o pulso estaria descendo, logo esta distância não é definida como uma repetição, e portanto não determina o comprimento de onda. O comprimento de onda será determinado pela distância entre o primeiro e o terceiro nó, pois nestes dois instantes a onda estará se repetindo.

    Assim, a distância entre o primeiro e o segundo nó determina a metade do comprimento de onda.como podemos ver na figura abaixo.

Resolução:

    Neste problema temos a velocidade da onda 1.440 m/s e a distância entre dois nós, ou seja a metade do comprimento de onda que é de 4,0 cm.

    Assim, utilizando os dados do problema e tratando a unidade de medida:

Aplicando estes valores à equação da onda:

Assim chegamos a item (E).

Resposta: item (E).

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UFRGS 2016 - Questão 22

 A figura abaixo representa uma onda estacionária produzida em uma corda de comprimento L = 50 cm.

Sabendo que o módulo da velocidade de propagação de ondas nessa corda é 40 m/s, a frequência da onda é de

(A) 40 Hz.
(B) 60 Hz.
(C) 80 Hz.
(D) 100 Hz.
(E) 120 Hz.

Resolução:
Observando a imagem vemos que o comprimento de onda é:

Assim o comprimento de onda é de 0,333 m.
Para determinar a frequência utilizamos a equação que relaciona a velocidade, o comprimento de onda e a frequência

Resposta: item E.

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UFRGS 2015 - Questão 22

   Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
   A luz é uma onda eletromagnética formada por campos elétricos e magnéticos  que variam no tempo e no espaço e que, no vácuo, são ....................... entre si. Em um feixe de luz polarizada, a direção da polarização é definida como a direção ............................. da onda.
(A) paralelos            - do campo elétrico
(B) paralelos            - do campo magnético
(C) perpendiculares - de propagação
(D) perpendiculares - do campo elétrico
(E) perpendiculares - do campo magnético

Resolução:
   Todas todas ondas eletromagnéticas são compostas por um campo elétrico e um magnético que são perpendiculares entre si.
   Define-se a direção de polarização da onda eletromagnética (OEM) como a direção do vetor campo elétrico, ao qual a maioria dos detectores de radiação eletromagnéticas são sensíveis.
Resposta: item (D)

UFRGS 2014 - Questão 13

Questão 13:

   A frequência do som emitido pela sirene de certa ambulância é de 600 Hz. Um observador em repouso percebe esta frequência como sendo 640 Hz. Considere que a velocidade da onda emitida é de 1200 km/h e que não há obstáculos entre o observador e a ambulância.

  A ambulância ..... do observado com velocidade de ........ .

(A) afasta-se  - 75 km/h

(B) afasta-se - 80 km/h

(C) afasta-se - 121 km/h

(D) aproxima-se - 80 km/h

(E) aproxima-se - 121 km/h

    Como a frequência recebida pelo observador é maior que a emitida pela fonte, significa que o número oscilações estão aumentando, é como se a onda fosse sendo comprimida na direção do observador, isso acontece quando a fonte está se aproximando do observador.

     O nome do fenômeno ondulatório envolvido nesta situação é Efeito - Doppler, a equação utilizada no efeito Doppler para uma fonte em movimento e o observador em repouso é a seguinte:

    Onde f ' é o valor da frequência percebida pelo observador, f é o valor da frequência emitida pela fonte, v a velocidade da onda emitida e vs a velocidade fonte, no caso em questão deve ser usada a equação com o sinal negativo.

após alguma álgebra para isolar a velocidade vs da fonte, chegamos a
vs = (f '-f ).v/f= (640-600).1200/600 = 80 km/h

Resposta Item D

   

UFRGS - 2013 - Questão 15

15. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem.

A radiação luminosa emitida por uma lâmpada a vapor de lítio atravessa um bloco de vidro transparente, com índice de refração maior que o do ar.

Ao penetrar no bloco de vidro, a radiação luminosa tem sua frequência .............. . O comprimento de onda da radiação no bloco é  .......... que no ar e sua velocidade de propagação é ........... que no ar.

(A) alterada - maior - menor

(B) alterada - o mesmo - maior

(C) inalterada - maior - menor

(D) inalterada - menor - menor

(E) inalterada - menor - a mesma

Ao atravessar um meio a luz mantém sua frequência inalterada, quando oeste atravessa o meio na ordem do menor para o maior índice de refração, a velocidade da onda é reduzida e, para que a frequência seja mantida a mesma, reduz também seu comprimento de onda.

Assim a resposta é o item D.