FÍSICA Professor: Rodolfo
DATA: __/__/____
LISTA – MHS E ONDAS
Nível I
1. A tabela traz os comprimentos de onda no espectro de radiação eletromagnética, na faixa da luz visível, associados ao espectro de cores mais frequentemente percebidas pelos olhos humanos. O gráfico representa a intensidade de absorção de luz pelas clorofilas a e b, os tipos mais frequentes nos vegetais terrestres.
Comprimento de onda (nm) Cor
380 – 450 Violeta 450 – 490 Azul 490 – 520 Ciano 520 – 570 Verde 570 – 590 Amarelo 590 – 620 Alaranjado 620 – 740 Vermelho
Responda às questões abaixo, com base nas informações fornecidas na tabela e no gráfico.
a) Em um experimento, dois vasos com plantas de crescimento rápido e da mesma espécie foram submetidos às seguintes condições:
vaso 1: exposição à luz solar; vaso 2: exposição à luz verde.
A temperatura e a disponibilidade hídrica foram as mesmas para os dois vasos. Depois de algumas semanas, verificou-se que o crescimento das plantas diferiu entre os vasos. Qual a razão dessa diferença? b) Por que as pessoas, com visão normal para cores, enxergam como verdes, as folhas da maioria das plantas?
2. Os cristais semicondutores do tipo p, positivo, ou do tipo n, negativo, têm resistividade elétrica baixa, da ordem de 103Ωm. A importância dos semicondutores está na possibilidade de fazer associações ou junções
do tipo n que dão origem aos diodos, e as junções p-n-p ou p-n-p-n que dão origem aos transistores largamente utilizados na ampliação de sinais. O agrupamento de múltiplas junções desses cristais dá origem aos circuitos integrados com funções específicas que permeia todos os setores da vida como, por exemplo, o telefone celular que transforma o som em ondas eletromagnéticas não ionizantes emitidas pela antena do aparelho. Quanto maior é a frequência, mais energia a onda transporta.
(GASPAR, 2000, p. 138 e 139).
Com base nas informações do texto e em conhecimentos das Ciências Naturais, é correto afirmar: 01) O cristal semicondutor que constitui o emissor de um transistor apresenta baixa condutividade.
02) A radiação não ionizante emitida pelos aparelhos de telefone celular, situada no espectro eletromagnético entre as faixas de radiação infravermelha e as de ondas de rádio, tem frequência maior do que a frequência da luz visível.
04) A energia transportada pelas ondas de telefonia móvel é diretamente proporcional ao comprimento de onda da radiação eletromagnética não ionizante. 08) As ondas eletromagnéticas de 0,01MHz, emitidas por um aparelho de telefone celular, oscilam dez mil vezes a cada segundo.
16) As células fotovoltaicas de filme fino, denominadas comercialmente de CIGS, fabricadas com Cu, In, Ga e Se, contêm dois metais de um mesmo período e têm, como elemento de maior eletronegatividade, o selênio. 32) A conversão do som em ondas eletromagnéticas envolve transformações de ondas mecânicas longitudinais em ondas transversais.
3. Em 1864, o físico escocês James Clerk Maxwell mostrou que uma carga elétrica oscilante produz dois campos variáveis, que se propagam simultaneamente pelo espaço: um campo elétrico E e um campo magnético B. À junção desses dois campos variáveis e propagantes, damos o nome de onda eletromagnética. São exemplos de ondas eletromagnéticas a luz visível e as ondas de Rádio e de TV. Sobre a direção de propagação, as ondas eletromagnéticas são
a) transversais, pois a direção de propagação é simultaneamente perpendicular às variações dos campos elétrico e magnético.
b) longitudinais, pois a direção de propagação é simultaneamente paralela às variações dos campos elétrico e magnético.
c) transversais ou longitudinais, dependendo de como é feita a análise.
d) transversais, pois a direção de propagação é paralela à variação do campo elétrico e perpendicular à variação do campo magnético.
e) longitudinais, pois a direção de propagação é paralela à variação do campo magnético e perpendicular à variação do campo elétrico.
4. Assinale a alternativa incorreta a respeito dos fenômenos ondulatórios.
a) O som é uma onda mecânica longitudinal.
b) Se uma das extremidades de uma corda tensionada passar a vibrar verticalmente, produzirá ondas transversais.
c) Uma onda eletromagnética propaga-se no ar com velocidade aproximadamente igual à da luz no vácuo. d) O eco é um fenômeno causado pela reflexão do som em um obstáculo.
e) Cada modo de oscilação de uma onda estacionária, que se forma em uma corda esticada, pode ser considerado uma consequência da interferência de duas ondas senoidais idênticas que se propagam no mesmo sentido.
5. O som é um exemplo de uma onda longitudinal. Uma onda produzida numa corda esticada é um exemplo de uma onda transversal. O que difere ondas mecânicas longitudinais de ondas mecânicas transversais é: a) a direção de vibração do meio de propagação. b) a frequência.
c) a direção de propagação. d) a velocidade de propagação. e) o comprimento de onda.
6. A figura abaixo apresenta a configuração instantânea de uma onda plana longitudinal em um meio ideal. Nela, estão representadas apenas três superfícies de onda α, β e γ, separadas respectivamente por λ e
2,
λ onde λ é o comprimento de onda da onda.
Em relação aos pontos que compõem essas superfícies de onda, pode-se fazer as seguintes afirmativas: I. estão todos mutuamente em oposição de fase; II. estão em fase os pontos das superfícies α e γ; III. estão em fase apenas os pontos das superfícies α e β;
IV. estão em oposição de fase apenas os pontos das superfícies γ e β.
Nessas condições, é (são) verdadeira(s) a) I
b) I e II c) III d) III e IV
7. Em um piano, o Dó central e a próxima nota Dó (Dó maior) apresentam sons parecidos, mas não idênticos. É possível utilizar programas computacionais para expressar o formato dessas ondas sonoras em cada uma das situações como apresentado nas figuras, em que estão indicados intervalos de tempo idênticos (T).
A razão entre as frequências do Dó central e do Dó maior é de: a) 1/2 b) 2 c) 1 d) 1/4 e) 4
8. Uma onda transversal propaga-se com velocidade de 12 m/s numa corda tensionada.
O gráfico abaixo representa a configuração desta onda na corda, num dado instante de tempo.
O comprimento de onda e a amplitude desta onda transversal são, respectivamente,
a) 4 cm e 3 cm. b) 4 cm e 6 cm. c) 6 cm e 3 cm. d) 8 cm e 3 cm. e) 8 cm e 6 cm.
9. Um objeto preso por uma mola de constante elástica igual a 20 N/m executa um movimento harmônico simples em torno da posição de equilíbrio. A energia mecânica do sistema é de 0,4 J e as forças dissipativas são desprezíveis. A amplitude de oscilação do objeto é de: a) 0,1 m b) 0,2 m c) 1,2 m d) 0,6 m e) 0,3 m
10. Em Portugal, a cidade do Porto aceitou o desafio de um fabricante de lâmpadas e instalou luminárias que usam a tecnologia dos LEDs de alta potência e emitem uma tonalidade de cor mais agradável, ao mesmo tempo que poupam energia.
Sobre a propagação de ondas, assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, o texto a seguir.
CASD Vestibulares FRENTE N 3 Seja qual for o tipo de lâmpada utilizada, a luz
propaga-se como uma onda ____________ no vácuo e também em meios materiais, desde que estes sejam ____________ ou sejam _____________.
a) mecânica – opacos – transparentes b) mecânica – translúcidos – transparentes c) eletromagnética – opacos – translúcidos d) eletromagnética – opacos – transparentes e) eletromagnética – transparentes – translúcidos 11. Três cordas, A, B e C, homogêneas, flexíveis e com densidades lineares μ, 3μ e 2μ, respectivamente, são conectadas na sequência ABC. Em uma das extremidades livres do conjunto, a corda C é mantida fixa, enquanto na outra extremidade livre, na corda A, um pulso mecânico é repentinamente aplicado. Considerando que o conjunto é mantido reto na horizontal e desprezando a resistência do ar e a ação da gravidade, assinale o que for correto.
01) Na junção AB, parte do pulso é refratada para B, enquanto outra parte é refletida em A, com inversão de fase.
02) Na corda B, o pulso é transmitido com uma velocidade maior que nas cordas A e C.
04) Na junção BC, o pulso é refratado.
08) Na corda C, o pulso é transmitido com velocidade maior que na corda B.
16) Nas junções AB e BC, o pulso é refratado com inversão de fase.
12. Um pêndulo simples é formado por um pequeno corpo de massa igual a 100 g, preso a um fio de massa desprezível e comprimento igual a 2 m, oscilando com uma amplitude de 10 cm. Querendo-se diminuir o período de oscilação, basta
a) diminuir a massa do corpo. b) diminuir a amplitude da oscilação. c) aumentar o comprimento do fio. d) diminuir o comprimento do fio.
13. Em um ponto fixo do espaço, o campo elétrico de uma radiação eletromagnética tem sempre a mesma direção e oscila no tempo, como mostra o gráfico abaixo, que representa sua projeção E nessa direção fixa; E é positivo ou negativo conforme o sentido do campo.
Radiação eletromagnética Frequência f (Hz)
Rádio AM 106 TV (VHF) 108 micro-onda 1010 infravermelha 1012 visível 1014 ultravioleta 1016 raios X 1018 raios 1020
Consultando a tabela acima, que fornece os valores típicos de frequência f para diferentes regiões do espectro eletromagnético, e analisando o gráfico de E em função do tempo, é possível classificar essa radiação como a) infravermelha. b) visível. c) ultravioleta. d) raio X. e) raio .
14. O fenômeno da refração de uma onda sonora pode ser explicado pela passagem da onda de um meio para outro de propriedades diferentes, mantendo constante(s)
a) a frequência, a velocidade e o comprimento de onda. b) somente a velocidade.
c) somente o comprimento de onda d) somente a frequência
e) apenas a frequência e o comprimento de onda 15. Dois sistemas oscilantes, um bloco pendurado em uma mola vertical e um pêndulo simples, são preparados na Terra de tal forma que possuam o mesmo período. Se os dois osciladores forem levados para a Estação Espacial Internacional (ISS), como se comportarão os seus períodos nesse ambiente de microgravidade?
a) Os períodos de ambos os osciladores se manterão os mesmos de quando estavam na Terra.
b) O período do bloco pendurado na mola não sofrerá alteração, já o período do pêndulo deixará de ser o mesmo.
c) O período do pêndulo será o mesmo, no entanto o período do bloco pendurado na mola será alterado. d) Os períodos de ambos os osciladores sofrerão modificação em relação a quando estavam na Terra. 16. A piezeletricidade também é importante nos relógios modernos que usam as vibrações de um cristal de quartzo como padrão de tempo e apresentam grande estabilidade com respeito a variações de temperatura.
a) Pode-se utilizar uma analogia entre as vibrações de um cristal de massa m e aquelas de um corpo de mesma massa preso a uma mola. Por exemplo: a frequência de vibração do cristal e a sua energia potencial elástica também são dadas por f =
2π
1
k / m
e Ep =1
2
k∆x2 , respectivamente, onde k é a propriedade do cristal análoga à constante elástica da mola e ∆x é o análogo da sua deformação. Um cristal de massa m = 5,0 g oscila com umafrequência de 30 kHz. Usando essa analogia, calcule a energia potencial elástica do cristal para ∆x = 0,020 ìm. b) Em 1582, Galileu mostrou a utilidade do movimento pendular na construção de relógios. O período de um pêndulo simples depende do seu comprimento L. Este varia com a temperatura, o que produz pequenas alterações no período. No verão, um pêndulo com L = 90 cm executa um certo número de oscilações durante um tempo t = 1800 s. Calcule em quanto tempo esse pêndulo executará o mesmo número de oscilações no inverno, se com a diminuição da temperatura seu comprimento variar 0,20 cm, em módulo. Para uma pequena variação de comprimento ∆L, a variação correspondente no tempo das oscilações ∆t é dada por (∆t/t) =
1
2
(∆L/L), assim ∆t pode ser positivo ou negativo, dependendo do sinal de ∆L.Nível II
17. Dois corpos, de dimensões desprezíveis, A e B presos a molas ideais, não deformadas, de constantes elásticas
k
A ek
B, respectivamente, estão, inicialmente, separados de uma distância d numa plataforma sem atrito como mostra a figura a seguir.A partir dessa situação, os blocos são então lentamente puxados por forças de mesma intensidade, aproximando-se, até se encostarem. Em seguida, são abandonados, passando a oscilar em movimento harmônico simples.
Considere que não haja interação entre os blocos quando esses se encontram.
Nessas condições, a soma das energias mecânicas dos corpos A e B será a)
2 A B A Bk k d
2 k
k
b)
2 2 A 2 B A Bk d
2k
k
k
c)
2 A B 2 A Bk k d
2 k
k
d)2k
A
k
A
k
B
18. Um cilindro vazado pode deslizar sem atrito num eixo horizontal no qual se apoia. Preso ao
cilindro, há um cabo de 40 cm de comprimento tendo uma esfera na ponta, conforme figura. Uma força externa faz com que o cilindro adquira um movimento na horizontal do tipo yy sen(2 ft)0 π . Qual deve ser o valor de f em hertz para que seja máxima a amplitude das oscilações da esfera?
a) 0,40 b) 0,80 c) 1,3 d) 2,5 e) 5,0
19. Uma partícula de massa m está sujeita exclusivamente à ação da força FF(x)ex, que varia de acordo com o gráfico da figura, sendo ex o versor no sentido positivo de x. Se em t = 0, a partícula se encontra em x = 0 com velocidade v no sentido positivo de x, pedem-se:
1. O período do movimento da partícula em função de F1, F2, L e m.
2. A máxima distância da partícula à origem em função de F1, F2, L, m e v.
3. Explicar se o movimento descrito pela partícula é do tipo harmônico simples.
20. Um objeto de massa m se desloca sem atrito em um plano vertical próximo à superfície da Terra. Em um sistema de referência fixo ao solo, as coordenadas x e y do centro de massa desse objeto são dadas por x(t) = 9,8 cos(10t) e y(t) = 9,8 sen(10t). Assim, é correto afirmar-se que
a) a energia potencial gravitacional de m é crescente todo o tempo.
b) a energia potencial gravitacional de m é constante. c) a energia cinética de m é constante.
d) a energia cinética de m oscila com o tempo.
GABARITO
1. a) No vaso 1, a planta cresce normalmente, pois consegue absorver os comprimentos de onda equivalentes ao azul e ao vermelho. Esses comprimentos de onda tornam a taxa de fotossíntese mais eficiente. A planta do vaso 2 reflete a radiação verde e não consegue crescer devido à ineficiência de sua taxa fotossintética.
CASD Vestibulares FRENTE N 5 b) A cor de um objeto é a mesma cor da radiação que
ele mais difunde (reflete). Portanto, se as pessoas com visão normal enxergam as folhas como verdes, é porque elas refletem com maior intensidade a radiação correspondente à luz verde.
2. 08 + 16 + 32 = 56 3.A 4.E 5.A 6.C 7.A 8.D 9.B 10.E 11. 01+04+08=13 12.D 13.C 14.D 15.B 16. 1798s. 17.A 18.B 19. E agora? 20.C
