Santa Casa 2018 — questão 68 de Física

Enunciado em texto
No mar, quando a amplitude das ondas aumenta, elas perdem seu formato senoidal, suas cristas tornam-se pontudas e seus vales adquirem forma de calha. Quando a amplitude cresce muito, as ondas quebram. Avalia-se, empiricamente, que a onda se quebra quando sua altura (h) atinge do comprimento de onda (λ).
(Alberto Gaspar. Física, 2000. Adaptado.)
A velocidade de propagação de uma onda no mar pode, com boa aproximação, ser calculada pela expressão , em que g é a aceleração da gravidade e d é a profundidade do mar no local da propagação.
Considere que, em uma região onde a profundidade do mar é de 4,9 m, as ondas se quebrem quando sua altura atinge 2 m, conforme a figura.
[Figura: o perfil de duas ondas quebrando, com as cristas enroladas. Uma cota horizontal λ vai de uma crista à seguinte. À direita, uma cota vertical h vai do nível do vale ao topo da crista, e logo abaixo outra cota vertical d vai do nível do vale até o fundo do mar.]
Adotando , a frequência com que as ondas estão oscilando, nessa região, é de
(A) 2,5 Hz.
(B) 0,5 Hz.
(C) 1,5 Hz.
(D) 2,0 Hz.
(E) 1,0 Hz.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2018, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a frequência das ondas que estão quebrando com 2 m de altura numa região de 4,9 m de profundidade.
Passo 1 — a velocidade, pela expressão dada:
Passo 2 — o comprimento de onda. A onda quebra quando a altura é 1/7 do comprimento de onda; então o comprimento de onda é 7 vezes a altura:
Passo 3 — a frequência, pela equação fundamental da ondulatória:
Conferindo: o período é 1/0,5 = 2 s, uma onda a cada 2 segundos, que é o ritmo típico de ondas chegando à praia.
⚠️ A armadilha: inverter a relação e fazer λ = h/7 (λ ≈ 0,29 m), o que daria f ≈ 24,5 Hz, absurdo para ondas do mar. A altura é uma fração pequena do comprimento de onda; λ é maior que h.
A ideia em uma frase: a profundidade dá a velocidade, a altura de quebra dá o comprimento de onda, e f = v/λ junta as duas.
Resposta: alternativa B (0,5 Hz).
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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