PUC-SP 2017 (inverno) — questão 16 de Física

Enunciado em texto
Quando necessário, adote:
módulo da aceleração da gravidade: ; calor latente de vaporização da água: ; calor específico da água: ; densidade da água: ; constante universal dos gases ideais: ; massa específica do ar: ; massa específica da água do mar: ; 1cal = 4,0 J
Duas fontes harmônicas simples produzem pulsos transversais em cada uma das extremidades de um fio de comprimento 125cm, homogêneo e de secção constante, de massa igual a 200g e que está tracionado com uma força de 64N. Uma das fontes produz seu pulso Δt segundos após o pulso produzido pela outra fonte. Considerando que o primeiro encontro desses pulsos se dá a 25cm de uma das extremidades dessa corda, determine, em milissegundos, o valor de Δt.
[Figura: uma corda horizontal entre duas fontes, uma em cada ponta; perto de cada fonte há um pulso para cima, e os dois pulsos andam um em direção ao outro, com velocidade v.]
(A) 37,5
(B) 75,0
(C) 375,0
(D) 750,0
(Enunciado e figura: Vestibular PUC-SP 2017 (Inverno) — PUC-SP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).
Resolução comentada
O que a questão pede: o atraso Δt entre os dois pulsos, sabendo onde eles se encontram.
Passo 1 — a velocidade dos pulsos. Densidade linear em kg/m:
Os dois pulsos estão no mesmo fio, então andam à mesma velocidade.
Passo 2 — as distâncias até o encontro. O encontro é a 25 cm de uma ponta, ou seja, a 100 cm da outra. Com velocidades iguais, o pulso que saiu antes é o que andou mais: 100 cm; o que saiu depois andou 25 cm.
Passo 3 — o atraso. A diferença de percursos, 75 cm, é o que o primeiro pulso andou sozinho durante Δt:
Conferindo: o primeiro pulso leva ms até o encontro, e o segundo, ms. A diferença é 37,5 ms.
⚠️ A armadilha: calcular a densidade linear com gramas e centímetros () e jogar na fórmula como se fosse kg/m: a velocidade sai errada. Use sempre kg e m.
A ideia em uma frase: pulsos iguais no mesmo fio: o atraso entre eles é a diferença de percursos até o encontro dividida pela velocidade.
Resposta: alternativa A (37,5 ms).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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