Comprimento de Onda, Frequência e Velocidade: resumo com simulado Enem
Veja um resumo completo sobre os Fenômenos Ondulatórios para você mandar bem nas provas. Confira Comprimento, Frequência, Velocidade e Amplitude. Tem aula gratuita com exemplos, dicas, e exercícios resolvidos. Confira o que falta você aprender, estude, e depois faça o simulado gratuito no final do texto.
Ondas e Fenômenos Ondulatórios. Você está com este conteúdo em dia? Vamos revisar? Cai sempre no Enem e nos vestibulares!
Na Grécia Antiga, os sábios acreditavam que o sentido da visão funcionava através de algo que saía dos olhos e chegava até os objetos vistos. A ciência evoluiu e hoje sabemos que podemos enxergar as coisas pois elas são iluminadas, e refletem a luz até nossos olhos. Ou seja, a luz é responsável pelo nosso sentido da visão.
Além disso, outro sentido que temos, a audição, também está relacionado com algo que sai dos objetos e chega até nossos ouvidos, que nada mais é do que o som. E o que o som e a luz têm em comum? A forma como se propagam: eles se propagam através de ondas.
Mas, não confunda com as ondas mecânicas de uma pedra que cai no lago, ou de uma gota numa poça de água (imagem). As ondas aqui são de outra ordem, são de natureza eletromagnética.
Propagação ondulatória
Se segurarmos uma corda, com uma extremidade presa, e oscilarmos a extremidade que estamos segurando, vamos observar que a perturbação gerada irá se propagar sem que nenhum ponto da corda tenha sofrido deslocamento lateral. Isto se deve ao princípio fundamental da propagação ondulatória:
“As ondas transportam energia sem transporte de matéria”.
Natureza das ondas – A propagação das ondas pode se dar por meio mecânico ou eletromagnético. Na propagação mecânica ocorre o transporte de vibrações mecânica, ou seja, as partículas materiais vibram. É o caso das ondas em cordas, em molas e ondas sonoras. É importante lembrar que, sendo o som uma onda mecânica, ele não se propaga no vácuo.
As ondas eletromagnéticas correspondem a variações nos campos elétrico e magnético do meio, originadas por cargas elétricas que oscilam. Temos como exemplo as ondas de rádio, de microondas, a luz visível, raio X, etc.
Aula Gratuita sobre Ondas e Propagação
Veja um resumo simples e rápido do canal Curso Enem Gratuito sobre os fenômenos Ondulatórios, Frequência, e Velocidade de Propagação. Assim fica mais fácil para você compreender o conteúdo completo desta aula.
Formas de propagação – Como você acompanhou neste resumo, as ondas podem ser classificadas de acordo com sua forma de propagação, que pode ser transversal ou longitudinal.
A propagação transversal ocorre quando as partículas do meio se propagam na direção perpendicular à direção de propagação, como no caso da corda, ou as ondas na superfície de um líquido.
As ondas eletromagnéticas também são consideradas ondas transversais, pois os campos elétrico e magnético variam na direção perpendicular à direção de propagação.
A propagação longitudinal ocorre quando as partículas do meio vibram na direção da propagação. Neste caso, as partículas de cada camada do meio empurram as partículas da camada seguinte, e com isso criam camadas de compressão e de rarefação.
Como exemplo temos as ondas sonoras (que podem se propagar nos meios gasoso, líquido e sólido), ondas em molas, etc.
Componentes de uma onda – componentes que definem uma onda, que são: comprimento de onda, período, frequência, amplitude e velocidade.
Comprimento de onda (λ) – O comprimento de onda é definido como a distância entre duas cristas ou vales consecutivos. No SI, o comprimento de onda é medido em metro (m),
Período (T) – O período é o intervalo de tempo para ocorrer uma oscilação completa. No SI, o período é medido em segundos.
Frequência (f) – A frequência é a razão entre o número de oscilações pelo intervalo de tempo em que ocorrem estas oscilações, ou ainda, pode ser definida como sendo o inverso do período:
No SI, a frequência pode ser medida em 1/s, que é mais conveniente chamada de Hertz (Hz).
Amplitude (A) – A amplitude é a medida da distância da elongação máxima, que é a distância entre um nó e a crista ou vale. A amplitude também está relacionada om a energia transportada pela onda.
Velocidade (v) – A velocidade de uma onda é a razão entre a distância percorrida por uma crista ou vale e o intervalo de tempo para ser percorrida esta distância.
Sendo que uma onde percorre a distância de um comprimento de onda em um intervalo de um período, podemos escrever a equação da velocidade da onda como sendo:
E como
podemos escrever a equação fundamental da ondulatória:
No SI, a velocidade é medida em metros por segundo (m/s).
Veja agora um exercício resolvido
Viu como é simples, e que dá para aprender sim?
Dica sobre Comprimento de Onda
É importante salientarmos que em uma onda, a frequência e o comprimento de onda dependem apenas da fonte que a origina, já a sua velocidade depende exclusivamente do meio onde ela se propaga.
No caso do som, sua velocidade de propagação no ar é de aproximadamente 340 m/s; já na água é de 1400 m/s, e no ferro de 5100 m/s.
Veja a aula do prof. Rossetto e continue fixando o conteúdo! Tem resolução de exercício para ajudar.
Exercícios para você resolver!
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Mais um Simulado de Física, dessa vez, sobre Ondas, para o estudante avaliar seu aprendizado e se preparar para o ENEM
São 10 questões, de fácil à mais complexa, envolvendo luz, cores, comprimento de onda, frequência, ondas sonoras.
Teste seus conhecimentos e aproveite para revisar os conteúdos envolvidos nas questões desse simulado!
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Pergunta 1 de 10
1. Pergunta
Certos tipos de superfícies na natureza podem refletir luz de forma a gerar um efeito de arco-íris. Essa característica é conhecida como iridescência e ocorre por causa do fenômeno da interferência de película fina. A figura ilustra o esquema de uma fina camada iridescente de óleo sobre uma poça d’água. Parte do feixe de luz branca incidente (1) reflete na interface ar/óleo e sofre inversão de fase (2), o que equivale a uma mudança de meio comprimento de onda. A parte refratada do feixe (3) incide na interface óleo/água e sofre reflexão sem inversão de fase (4). O observador indicado enxergará aquela região do filme com coloração equivalente à do comprimento de onda que sofre interferência completamente construtiva entre os raios (2) e (5), mas essa condição só é possível para uma espessura mínima da película. Considere que o caminho percorrido em (3) e (4) corresponde ao dobro da espessura E da película de óleo.
Expressa em termos do comprimento de onda , a espessura mínima é igual a
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Pergunta 2 de 10
2. Pergunta
Para que uma substância seja colorida ela deve absorver luz na região do visível. Quando uma amostra absorve luz visível, a cor que percebemos é a soma das cores restantes que são refletidas ou transmitidas pelo objeto. A Figura 1 mostra o espectro de absorção para uma substância e é possível observar que há um comprimento de onda em que a intensidade de absorção é máxima. Um observador pode prever a cor dessa substância pelo uso da roda de cores (Figura 2): o comprimento de onda correspondente à cor do objeto é encontrado no lado oposto ao comprimento de onda da absorção máxima.
Brown, T. Química a Ciência Central. 2005 (adaptado).
Qual a cor da substância que deu origem ao espectro da Figura 1?
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Pergunta 3 de 10
3. Pergunta
O processo de interpretação de imagens capturadas por sensores instalados a bordo de satélites que imageiam determinadas faixas ou bandas do espectro de radiação eletromagnética (REM) baseia-se na interação dessa radiação com os objetos presentes sobre a superfície terrestre. Uma das formas de avaliar essa interação é por meio da quantidade de energia refletida pelos objetos. A relação entre a refletância de um dado objeto e o comprimento de onda da REM é conhecida como curva de comportamento espectral ou assinatura espectral do objeto, como mostrado na figura, para objetos comuns na superfície terrestre.
D’ARCO, E. Radiometria e Comportamento Espectral de Alvos. INPE.
De acordo com as curvas de assinatura espectral apresentadas na figura, para que se obtenha a melhor discriminação dos alvos mostrados, convém selecionar a banda correspondente a que comprimento de onda em micrômetros (mm)?
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Pergunta 4 de 10
4. Pergunta
Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma.
Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno descrito no texto?
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Pergunta 5 de 10
5. Pergunta
Na câmara de cozimento de um forno de micro-ondas, a flutuação do campo elétrico é adequada para o aquecimento da água. Esse tipo de forno utiliza micro-ondas com frequência de 2,45 GHz para alterar a orientação das moléculas de água bilhões de vezes a cada segundo. Essa foi a frequência escolhida, porque ela não é usada em comunicações e também porque dá às moléculas de água o tempo necessário para completar uma rotação. Dessa forma, um forno de micro-ondas funciona através do processo de ressonância, transferindo energia para os alimentos.
TORRES, C. M. A. et al. Física: ciência e tecnologia. São Paulo: Moderna, 2001 (adaptado).
Sabendo que a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no meio é de cerca de 3 x 108 m/s, qual é, aproximadamente, o comprimento de onda da micro-onda presente no forno, em cm?
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Pergunta 6 de 10
6. Pergunta
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:
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Pergunta 7 de 10
7. Pergunta
Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle.
A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de
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Pergunta 8 de 10
8. Pergunta
Uma manifestação comum das torcidas em estádios de futebol é a ola Os espectadores de uma linha, sem sair do lugar e sem se deslocarem lateralmente, ficam de pé e se sentam, sincronizados com os da linha adjacente. O efeito coletivo se propaga pelos espectadores do estádio, formando uma onda progressiva, conforme ilustração.
Calcula-se que a velocidade de propagação dessa “onda humana” é 45km/h e que cada período de oscilação contém 16 pessoas, que se levantam e sentam organizadamente distanciadas entre si por 80cm.
Nessa ola mexicana, a frequência da onda, em hertz, é um valor mais próximo de
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Pergunta 9 de 10
9. Pergunta
Alguns sistemas de segurança incluem detectores de movimento. Nesses sensores, existe uma substância que se polariza na presença de radiação eletromagnética de certa região de frequência, gerando uma tensão que pode ser amplificada e empregada para efeito de controle. Quando uma pessoa se aproxima do sistema, a radiação emitida por seu corpo é detectada por esse tipo de sensor.
WENDLING, M. Sensores. Disponível em: www2.feg.unesp.br.
Acesso em: 7 maio 2014 (adaptado).
A radiação captada por esse detector encontra-se na região de frequência
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Pergunta 10 de 10
10. Pergunta
Ao sintonizarmos uma estação de rádio ou um canal de TV em um aparelho, estamos alterando algumas características elétricas de seu circuito receptor. Das inúmeras ondas eletromagnéticas que chegam simultaneamente ao receptor, somente aquelas que oscilam com determinada frequência resultarão em máxima absorção de energia.
