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Ondas e Fenômenos Ondulatórios – Aula de Física Enem

Revise tudo sobre Ondas e Fenômenos Ondulatórios em mais esta aula de Física Enem. O Exame Nacional do Ensino Médio está chegando, estude com a gente!

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 evolui 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.

Ondas e Propagação Ondulatória

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”.

Física Enem

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, 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 campões 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.

Formas de propagação – 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 a 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 a direção de propagação.

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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.

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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),

figura_69.jpg

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 com a energia transportada pela onda.

figura_70.jpg

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:

9899.png

E como 9907.png

podemos escrever a equação fundamental da ondulatória:

9917.png

No SI, a velocidade é medida em metros por segundo (m/s).

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.

Saiba mais sobre Ondas nesta aula do canal Aulalivre.net, disponível no Youtube. Após assistir, revise o que você aprendeu respondendo aos nossos desafios!

Desafios para você resolver e compartilhar a resposta e o raciocínio da resolução

Questão 01 – (Unifor-CE) A figura abaixo representa uma corda, presa em uma de suas extremidades e esticada horizontalmente por uma pessoa. Em determinado instante a pessoa passa a movimentar sua mão para cima e para baixo da posição inicial, na razão de 20 oscilações completas por segundo, dando origem a uma onda que se propaga com velocidade de 5,0 m/s. O comprimento de onda, da onda gerada na corda é, em centímetros, igual a

figura_71.jpg

a) 2,5     b) 4,0    c) 25    d) 40    e)100

Questão 02 – (UFPB) Um radiorreceptor opera em duas modalidades: uma, AM, que cobre a faixa de frequência de 600 kHz a 1500 kHz, e outra, FM, de 90 MHz a 120 MHz. Lembrando que 1kHz = 1 . 103 Hz e 1 MHz = 1 . 106 Hz e sabendo que a velocidade de propagação das ondas de rádio é 3 . 108 m/s, o menor e o maior comprimento de onda que podem ser captados por esse aparelho valem, respectivamente:

a) 2,50 m e 500 m    b) 1,33 m e 600 m    c) 3,33 m e 500 m    d) 2,50 m e 200 m    e) 6,00 m e 1 500 m

Questão 03 – (UFC-CE) As figuras A e B a seguir representam duas fotografias de uma mesma corda, obtidas em dois instantes diferentes. Cada foto mostra uma onda propagando-se pela corda. A corda é longa, homogênea e, em ambas as situações, está submetida à mesma tensão. A onda fotografada na situação B tem amplitude e frequência duplicadas quando comparadas com a onda fotografada na situação A.

figura_72.jpg

Quanto à relação entre os comprimentos de onda λB, da onda da figura B, e λA, da onda da figura A, podemos afirmar

a)

10035.png

b)

10039.png

c)

10043.png

d)

10047.png

e)

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Dicas do Blog do Enem – Veja as dicas e complemente sua revisão de Física Enem

Dica 1 – Relembre tudo sobre Lentes esféricas aqui: Olho humano em mais esta aula preparatória para a prova de Física Enem. Estude com a gente!

Dica 2 – Revise sobre o Princípio de Arquimedes aqui em mais esta aula preparatória para a prova de Física Enem. Estude com a gente para o Exame Nacional do Ensino Médio!

Questão 04 – Utilizando um pequeno bastão, um aluno produz, a cada 0,5 s, na superfície da água, ondas circulares como mostra a figura. Sabendo-se que a distância entre duas cristas consecutivas das ondas produzidas é de 5 cm, a velocidade com que a onda se propaga na superfície do líquido é

figura_73.jpg

a) 2,0 cm/s

b) 2,5 cm/s

c) 5,0 cm/s

d) 10 cm/s

e) 20 cm/s

Questão 05

Uma onda transversal propagando-se pelo espaço é representada abaixo pelos gráficos x-y e y-t, nos quais y representa a amplitude, x a posição e t o tempo.

figura_74.jpg

Após a análise dos gráficos, pode-se afirmar que o comprimento de onda, o período, a frequência e a velocidade de propagação dessa onda são, respectivamente:

a) 20 m, 10 s, 0,1 Hz e 2,0 m/s

b) 30 m, 5,0 s, 0,2 Hz e 6,0 m/s

c) 30 m, 5,0 s, 0,5 Hz e 10 m/s

d) 20 m, 10 s, 0,5 Hz e 10 m/s

e) 20 m, 5,0 s, 0,1 Hz e 2,0 m/s

 Você consegue resolver estes exercícios? Então resolva e coloque um comentário no post, logo abaixo, explicando o seu raciocínio e apontando a alternativa correta para cada questão. Quem compartilha a resolução de um exercício ganha em dobro: ensina e aprende ao mesmo tempo. Ensinar é uma das melhores formas de aprender!