Física Teórica 3. ) + A sen (k r 2. =f 1. n=1, 3, 5,... Ótica: Δm = 2ΔL/λ; m = 0, 1, 2. ; m=1, 2, 3...; Tubo aberto-fechado: L=nλ n.

Texto

(1)

Física Teórica 3

3

a​

prova - 2º período de 2018 08/12/2018

Atenção: Leia as recomendações abaixo antes de fazer a prova.

1. A prova consiste em 15 questões de múltipla escolha, e

terá duração de 2 horas

2. Os aplicadores não poderão responder a nenhuma

questão, a prova é autoexplicativa e o entendimento da

mesma faz parte da avaliação​.

3. É permitido o uso apenas de calculadoras científicas

simples (sem acesso wifi ou telas gráficas)​.

4. É expressamente proibido portar telefones celulares

durante a prova, mesmo no bolso. ​A presença de um

celular levará ao confisco imediato da prova e à atribuição da nota ​​zero​​.

5. Antes de começar, assine seu nome e turma de forma

LEGÍVEL em todas as páginas e no cartão de respostas

ao lado​.

6. Marque as suas respostas no CARTÃO RESPOSTA.

Preencha INTEGRALMENTE ​(com caneta) o círculo referente a sua resposta.

7. Assinale apenas uma alternativa por questão. Em caso

de erro no preenchimento, rasure e indique de forma

clara qual a resposta desejada.

8. Analise sua resposta. Ela faz sentido? Isso poderá ajudar você a encontrar erros.

9. Nas questões marcadas com asterisco (**), ​​a resposta só será considerada se os cálculos e justificativas forem apresentados no retângulo logo abaixo da questão.

10.Caso alguma questão seja anulada, o valor da mesma será redistribuído entre as demais.

11.Escolha as respostas numéricas mais próximas do resultado exato.

Constantes e conversões​​: c=3,0×10​8​m/s vsom-ar a 20ºC ​=343m/s

Espectr. Radiação Visível: λ = [azul,vermelho] ≈ [400,700]nm

Ondas:​​ D(x,t)=A​sen​(kx - ωt+ϕ​0)= A​sen​(k(x-vt)+ϕ​0) = A​sen​(ϕ) k=2π/λ ω=2π/T v = λf = ω/k vcorda= (Tc/μ)1/2​ I=P/Área I ​∝​A​2

Superposição​​: D(​r​,t) = A​sen​(k​r​1​− ​ωt+ ϕ​01​) +​ ​A​sen​(k​r​2​−​ωt+ ϕ​02​) = 2Acos(ΔΦ/2)sen(k​r ​− ​ωt);

ΔΦ = kΔr + ΔΦ0 ​; Destacionária​(x,t)=2A​sen​(kx)cos(ωt); ​f​bat =f1 - f2

Tubo aberto-aberto: L=mλm/2; fm=mf1 ; m=1, 2, 3...; Tubo aberto-fechado: L=nλ n/4; fn=nf1; n=1, 3, 5,...

Ótica: ​​Δm = 2ΔL/λ; m = 0, 1, 2​⋯

Máximos rede de difração: m λ = d×​sen​(θ​m​); m = 0,1, 2​⋯

Mínimos fenda simples: p λ=​ a​×sen (θ​p​)≈a×yp​/L ; p=1 2, 3​⋯

Primeiro mínimo abertura circular sen(θ1​) =1,22 λ/ ​D​círculo

(2)

1) Um tubo de órgão com uma extremidade aberta e a outra fechada está operando em uma de suas frequências ressonantes. As extremidades aberta e fechada são, respectivamente:

A) nodo de pressão, nodo de pressão. B) nodo de pressão, nodo de deslocamento. C) anti-nodo de deslocamento, nodo de pressão. D) nodo de deslocamento, nodo de deslocamento. E) anti-nodo de pressão, anti-nodo de pressão.

2) Um objeto é colocado na frente de uma lente que forma uma imagem do objeto. A) Se a imagem é real, então ela também é invertida.

B) Se a lente for convexa, a imagem não pode ser virtual. C) Se a imagem é real, então também é vertical.

D) Se a imagem é virtual, então também é invertida.

E) Se a imagem é virtual, a lente deve ser uma lente divergente.

3) Um interferômetro acústico ideal consiste num sistema capaz de de dividir uma onda acústica harmônica em duas, fazê-las caminhar por dois caminhos diferentes e interferi-las novamente. Variando os caminhos, obtemos diferentes:

A) mesma altura e mesma frequência B) mesma altura e diferentes frequências C) diferentes alturas e mesma frequência. D) diferentes alturas e diferentes frequências E) altura arbitrária e nenhuma frequência.

4) Para que o fenômeno de difração luminosa por apenas uma fenda ocorra, necessitamos:

A) que a luz se propague em um meio que não seja o vácuo pois é a interação da luz com o meio que torna o fenômeno da difração possível.

B) que o anteparo esteja muito próximo da fenda para que a luz não disperse.

C) que a razão entre o comprimento de onda da luz e o tamanho da fenda seja próximo de um, pois uma fenda permite a passagem apenas de ondas com comprimentos de onda iguais ao seu tamanho.

D) que a razão entre o comprimento de onda da luz utilizada e o tamanho da fenda seja grande para que a fenda funcione como uma fonte puntiforme.

E) que a razão entre o comprimento de onda da luz utilizada e o tamanho da fenda seja pequena de maneira que a onda possa interferir com ela mesma ao atravessar a fenda.

(3)

5) Em um lago limpo e tranquilo, uma brilhante menina se encontra em uma parte alta da borda do lago. Se aproveitando disso, ela atira duas pedras que caem na superfície do lago ao mesmo tempo. Muito rapidamente, a menina tira uma foto da superfície do lago. Ao revelar a foto ela marca três classes (quadrados, triângulos e círculos) de pontos que ela considerou pontos especiais, conforme figura. Sobre a figura podemos afirmar que:

A) Os quadrados são pontos de máxima interferência com amplitude negativa. Os triângulos são pontos de interferência nula. Os círculos são pontos de máxima interferência com amplitude positiva.

B) Os quadrados são pontos de máxima interferência com amplitude positiva. Os círculos são pontos de interferência nula. Os triângulos são pontos de máxima interferência com amplitude negativa.

C) Os quadrados e círculos são pontos de máxima interferência com amplitude positiva. Os triângulos são pontos de interferência nula.

D) Os quadrados e círculos são pontos de interferência nula. Os triângulos são pontos de interferência máxima positiva.

6) Considere a figura abaixo, que mostra a tela de visualização de um experimento de Fenda Dupla. (i) O que acontecerá com espaçamento entre as franjas se o comprimento de onda da luz incidente for diminuído? (ii) O que acontecerá com espaçamento entre as franjas se a distância entre as fendas e a tela for diminuída?

A) i- aumenta / ii- aumenta B) i- aumenta / ii- diminui C) i- diminui / ii- aumenta D) i- diminui / ii- diminui E) i- aumenta / ii- aumenta

(4)

7) A figura abaixo mostra a intensidade de luz na tela de visualização atrás de uma fenda simples de largura a. O comprimento de onda da luz é λ. A partir da figura:

A) Podemos afirmar que λ>a B) Podemos afirmar que λ<a C) Podemos afirmar que λ=a

D) Não podemo afirmar a relação entre a e λ

8) ​(ANULADA) A figura abaixo mostra a intensidade luminosa em uma tela posicionada a 2,0 m atrás de uma

abertura. A abertura é iluminada por luz de comprimento de onda igual a 600 nm. A) A abertura é uma fenda simples de largura 60 μm

B) A abertura é uma fenda simples de largura 30 μm

C) A abertura é uma fenda dupla com espaçamento de 30 μm D) A abertura é uma fenda dupla com espaçamento de 60 μm E) A abertura é uma fenda simples de largura 120 μm

9) Quando a luz vai de um material para outro material com um índice de refração MAIOR A) sua velocidade, comprimento de onda e frequência diminuem

B) sua velocidade diminui, mas seu comprimento de onda e frequência aumentam

C) sua velocidade diminui, mas seu comprimento de onda e frequência se mantém constante

D) sua velocidade aumenta, seu comprimento de onda diminui e sua frequência se mantém constante E) sua velocidade e comprimento de onda diminuem, mas a frequência se mantém constante

10) Um raio de luz origina-se no meio A e incide no meio B. Para qual dos seguintes pares de índices de refração para A e B a reflexão interna total não é possível?

A) nA​ = 1,36 e nB​ = 1,00 B) nA = 1,26 e nB = 1,15 C) nA​ = 2,54 e nB​ = 1,63 D) nA = 1,28 e nB = 1,36 E) nA = 1,12 e nB = 1,06

(5)

11)​** Uma lente convexa tem distância focal f. Se um objeto está localizado muito longe da lente (no infinito), a imagem formada está localizada a que distância da lente?

A) infinito B) 2​f C) entre ​f​ e 2​f D) ​f E) entre a lente e ​f

objeto no infinito: s → oo ⇒ 1/s = 0

1/s + 1/s' = 1/f 1/s' = 1/f s' = f

12)​** Um flautista monta sua flauta em um ambiente onde a velocidade do som é 342 m/s. Quando ele toca a nota A, ela está perfeitamente afinada com um diapasão de 440 Hz. Após alguns minutos, o ar dentro da flauta se aqueceu e a velocidade do som aumentou para 346 m/s. Quantos batimentos por segundo ele ouvirá agora se tocar a nota A simultaneamente com o diapasão?

A) 3 bat/s B) 10 bat/s C) 2 bat/s D) 5 bat/s E) 8 bat/s

inicialmente:

𝝺=v/f = (342 m/s)/(440 Hz) = 0,777 m

flauta: tubo aberto-fechado ⇒

𝝺

m

= 2L/m, ou seja,

𝝺 só depende do comprimento L da

flauta, que é fixo. Daí, com a nova velocidade do som no ar de 346 m/s, a nova

frequência é

f ' = v'/

𝝺 = (346 m/s)/(0,777 m) = 445,3 Hz

Frequência de batimentos: fbat = f' - f = 5,3 Hz ~ 5 bats/s

13)​** Dois tubos estão abertos em uma extremidade e fechados na outra. O tubo A tem comprimento L e o tubo B tem comprimento 2L. Qual harmônico do tubo B corresponde à freqüência fundamental do tubo A?

A) O fundamental. B) O segundo. C) O terceiro. D) O quarto. E) Não há nenhum. fmA​ = mv/4L ⇒ m=1: f1A​ = v/4L fmB​ = mv/4.(2L) = mv/8L

(6)

14)​** Considere um espelho delgado côncavo de raio de curvatura de 40 cm. Um pentagrama de 2cm de diâmetro (figura) é colocado na frente do espelho a 30 cm do espelho. A imagem do pentagrama:

A) será um pentagrama invertido, com o dobro do tamanho do pentagrama real e está a uma distância de 60 cm a frente do espelho.

B) será um pentagrama invertido, com o dobro do tamanho do pentagrama real e está a uma distância de 60 cm atrás do espelho.

C) será um pentagrama direito, com o mesmo tamanho do pentagrama real e superposto ao pentagrama real.

D) será um pentagrama direito, com metade do tamanho do pentagrama real e está a uma distância de 60 cm a frente do espelho.

E) será um pentagrama direito, com metade do tamanho do pentagrama real e está a uma distância de 60 cm atrás do espelho​.

Dados: s=30cm, R=40cm → f=20cm, h=2cm.

Imagem:

s

= s

f/(s

− f = 6

)

0cm

Imagem a frente do espelho.

Magnificação:

m = s

− /s −

= 2 ⇒

Imagem dobrada e invertida.

15)​** Uma corda muito longa tem densidade linear de 5,0 g/m e está esticada sob tensão de 50,0 N. Ondas de 10 Hz são geradas nas extremidades da corda. O espaçamento entre nodos adjacentes da onda estacionária gerada vale: A) Δxm​= 5,0 m B) Δxm= 1,0 m C) Δxm​= 0,5 m D) Δxm= 10,0 m E) Δxm= 0,1 m

velocidade da onda:

v =

Tμ

= 1

00, m/s.

0

comprimento de onda:

λ =

vf

= 1 0

0, m

Imagem

Referências

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