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KL 300710 PROT: 4404

ONDAS 1

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2CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

IMPACTO: A Certeza de Vencer!!!

 

1. CONCEITO DE ONDA. Onda é uma perturbação em um meio, que transporta energia e quantidade de movimento sem transportar matéria.

EXEMPLO 1: São exemplos de ondas: ondas na superfície de um lago, ondas nas cordas de um violão, o som, a luz, etc. 2. CONCEITOS REFERENTES A ONDAS. Pulso: é qualquer perturbação que ocorre em um meio.

Trem de ondas: é uma seqüência de perturbações (pulsos) que ocorrem em um meio.

Fonte emissora: é quem gera a perturbação. EXEMPLO 2: As gotas de chuva ao tocarem as águas paradas de um lago, provocam ondas, sendo assim, as gotas são fontes emissoras de ondas no lago. Podemos classificar as ondas de várias maneiras, listarei abaixo algumas delas: 1. QUANTO A ORIGEM: Ondas mecânicas: são produzidas através da pertur-bação em um meio material, portanto não podem se propagar no vácuo. Ondas eletromagnéticas: é produzido através da perturbação em um campo eletro-magnético, esse tipo de onda pode

se propagar no vácuo e em meios materiais. 2. PELO TRANSPORTE DE ENERGIA. Ondas unidimensionais: são aquelas que transportam energia em apenas uma direção. Ex.: ondas se deslocando em uma corda

Ondas bidimensionais: são aquelas que transportam energia ao longo e um plano. Ex.: Ondas se deslocando na superfície de um lago.

Ondas tridimensionais: são aquelas que transportam energia em todas as direções. Ex.: As ondas sonoras na atmosfera. 3. DIREÇÃO DE OSCILAÇÃO. Onda transversal: é aquela em que a direção de propagação é perpendicular (faz 90°) a direção de vibração.

Ex.: Microondas, a luz, etc.

Onda longitudinal: é aquela em que a direção de propagação é a mesma da direção de vibração. Ex.: O som se propagando no ar

Ondas mistas: A vibração é horizontal e vertical ao mesmo tempo, fazendo com que a onda tenha um aspecto circular, a propagação ocorre em uma direção qualquer. Ex: As ondas do mar. Observação 1: Ondas sonoras se propagando em um sólido são ondas mistas, mas quando se propagam no ar ou na água, são ondas longitudinais. 4. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO: As ondas eletromagnéticas são formadas a partir de oscilações em campos magnéticos (M) e elétricos (E), daí seu nome. Note que estes são perpendiculares ao deslocamento (C) da onda, portanto toda onda eletromagnética também é uma onda transversal.

Observação 1: Além de transversal, toda onda eletromagnética é tridimensional, além de possuir no vácuo a velocidade constante de c = 3 x 108 m/s. Denominamos de espectro eletromagnético o conjunto de todas as freqüências das ondas eletromagnéticas e a denominação que damos a estas ondas, de acordo com sua freqüência. O espectro eletromagnético é dividido em várias faixas de freqüência, as principais são: Ondas de rádio, Infravermelho, Luz visível, Ultravioleta, Raios X e raios γ (gama). 3. ELEMENTOS DE UMA ONDA. Em uma onda, os pontos mais altos dos pulsos que estão direcionados para cima são denominados cristas e os pontos mais baixos dos pulsos que estão

direcionados para baixo, são denominados vales.

Frequência (f): Numero de oscilações que a onda completa em uma unidade de tempo;

Período (T): Tempo que a onda leva para oscilar uma vez;

Comprimento de onda (λ): Distância percorrida pela onda em uma oscilação; Nas ondas longitudinais, o comprimento de onda é a distância entre os centros de duas compressões ou de duas rarefações sucessivas.

Amplitude (A): Distância entre o ponto de equilibro uma crista ou um vale.

Grandeza Símbolo Unidade

Frequência f Hz

Período T s

Comprimento da corda

λ m

Amplitude A m

Observação 2: O período e a freqüência de uma onda estão relacionados pela equação.  4. VELOCIDADE DE UMA ONDA. A velocidade que uma onda se propaga em um meio é dada pela equação:

ou então  

5. IMPORTANTE: A freqüência (f) e o período (T) e a Amplitude (A) de uma onda são relacionados à fonte emissora da onda, portanto não se alteram quando a onda muda de meio. A velocidade (v) de uma onda depende de várias propriedades do meio, como: temperatura, densidade, etc.

Raios-X de tórax

Ondas sonoras

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REVISÃO IMPACTO - A CERTEZA DE VENCER!!!

Dos parágrafos anteriores, podemos concluir que quando uma onda muda de meio, a sua velocidade muda, mas sua freqüência e seu período permanecem os mesmos. 6. ARREBENTAÇÃO. No começo da apostila vimos que uma onda não transporta matéria, apenas energia e quantidade de movimento. Pois bem, se isso é verdade, como é possível surfar? A velocidade da onda na água depende da profundidade local. A velocidade das ondas diminui, quando passa de regiões profundas para regiões rasas, pois o contato da onda com o fundo passa a ser mais considerável, o que faz com que a velocidade da parte inferior da onda, se torne menor que a da parte superior, causando a quebra da mesma. Neste momento a onda passa a transportar matéria. Este fenômeno é denominado de arrebentação. EXERCÍCIOS. 01. (PUC-PR – Modificada) Um rapaz e uma garota estão em bordas opostas de uma lagoa de águas tranqüilas. O rapaz querendo comunicar-se com a garota, coloca dentro de uma garrafa vazia um bilhete, arrolhando a garrafa, arremessa-a na água. Ao notar que a garrafa não chegou ao seu destino, o rapaz pratica movimentos periódicos sobre a água, produzindo ondas que se propagam, pretendendo com isso fazer com que a garrafa chegue ao seu destino. Com relação a este fato podemos afirmar: a) Se o rapaz produzir ondas de grande amplitude, a garrafa chegará ao outro lado da lagoa. b) O tempo que a garrafa lavará para chegar ao outro lado da lagoa dependerá do seu peso. c) Quanto maior a freqüência das ondas, menor será o tempo de percurso até a outra margem. d) A garrafa não chegará ao destino, pois o que se transporta é a perturbação e não o meio. e) Quanto menor o comprimento de onda, maior será o aumento da velocidade da garrafa. 02. Uma onda sonora de freqüência de 50 Hz se propaga no ar. Podemos afirmar que o período de oscilação dessa onda é de: a) 2 s c) 0,02 s b) 0,2 s d) 0,5 s e) 0,05 s

03. Ondas se propagam em um lago com período de 4 s. Podemos afirmar que a freqüência dessas ondas é de a) 1 s c) 0,25 s b) 0,5 s d) 0.4 s e) 4 s 04. (Unifor-CE) A figura representa parcialmente uma onda senoidal progressiva. Sabendo-se que cada lado do quadrado mede 2 cm, pode-se afirmar que a amplitude e o comprimento de onda valem, em centímetros respectivamente: a) 4 e 12 b) 4 e 10 c) 4 e 8 d) 8 e 6 e) 8 e 4 05. A figura abaixo ilustra um trecho de um pulso ondulatório senoidal.

Se a freqüência é 60 Hz, podemos afirmar corretamente que: a) o comprimento da onda é igual ao comprimento AB. b) o comprimento da onda é igual a 4 m c) o período do movimento ondulatório é igual a 1/60 s. d) a amplitude da onda é de 2 cm. e) a velocidade de propagação da onda é 120 cm/s. 06. Dentre as grandezas listadas abaixo referentes a uma onda qualquer, as que dependem exclusivamente da fonte emissora da onda são: a) amplitude e freqüência. b) amplitude e velocidade. c) amplitude e comprimento de onda d) velocidade e comprimento de onda. e) freqüência e comprimento de onda 07. (CESUPA) Na antena de uma estação de rádio, elétrons livres são movimentados e oscilam com a freqüência da onda que será emitida. Na antena de uma rádio AM, que transmite ondas de 300m, os elétrons livres oscilam a) dez vezes por segundo. b) cem vezes por segundo. c) mil vezes por segundo. d) um milhão de vezes por segundo. 08. A figura representa uma onda periódica que se propaga numa corda com velocidade v = 10 m/s. Determine a freqüência dessa onda e a amplitude.

09. Uma onda se propaga ao longo de uma corda com frequência de 60 Hz, como ilustra a figura. a) Qual a amplitude da onda? b) Qual o valor do comprimento de onda? c) Qual a velocidade de propagação dessa onda?

10. (Faci) Em 1939, no início da segunda guerra mundial, Einstein enviou carta ao presidente norte-americano Roosevelt, alertando para a seguinte questão:

"Durante os últimos quatro meses, tornou-se provável - através dos trabalhos de Joliot na França e de Fermi e Szilard na América - que pode tornar-se possível estabelecer uma reação em cadeia em uma larga massa de urânio, pela qual uma vasta quantidade de potência... poderia ser gerada... Este fenômeno poderia também conduzir à criação de bombas”.

De fato o foi e, em 1945, bombas atômicas caíram sobre Hiroshima e Nagasaki. Houve centenas de milhares de mortos. Parte dos danos aos organismos humanos veio da exposição à radiação gama, que corresponde, no espectro eletromagnético, a freqüências da ordem de 1019 Hz ou maiores. Com base neste dado, identifique no gráfico a região em que melhor é situado o espectro de radiação gama. Considere: velocidade da luz = 3 x 1O8 m/s. a) Entre os pontos A e B. b) Entre os pontos B e C. c) Entre os pontos C e D. d) Entre os pontos D e E. e) Entre os pontos E e F. 11. (UFPB) Um rádio receptor opera em duas modalidades: uma, AM, que cobre a faixa de freqüência de 600 kHz a 1500 kHz e outra, FM, de 90 MHz a 120 MHz. Lembrando que 1kHz = 1 x 103 Hz e 1 MHz = 1 x 106 Hz e sabendo-se que a velocidade de propagação das ondas de rádio é 3 x 108 m/s, o menor e o maior comprimento de onda que podem ser captados por este aparelho valem, respectivamente, a) 2,5 m e 500 m b) 1,33 m e 600 m c) 3,33 m e 500 m d) 2,5 m e 200 m e) 6,0 m e 1500 m

Questão Resposta Questão Resposta 01 D 07 D

02 C 08 2 Hz e

2 m 03 C

09 a) 10 m,b) 15 m c) 900 m/s 04 A

05 C 10 A06 A 11 A

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