Santa Casa 2018 — questão 68 de Física

Gabarito BOndas — equação fundamental (v = λ·f) em ondas do marMedicina · Prova de Conhecimentos Gerais · Versão 4
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 68 de Física do Santa Casa 2018

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 17\dfrac{1}{7} 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 v=g⋅dv = \sqrt{g \cdot d}, 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 g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2, 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:

v=g d=10×4,9=49v = \sqrt{g\,d} = \sqrt{10 \times 4{,}9} = \sqrt{49}

v=7 m/sv = 7\ \text{m/s}

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:

h=λ7  ⇒  λ=7×2=14 mh = \frac{\lambda}{7} \;\Rightarrow\; \lambda = 7 \times 2 = 14\ \text{m}

Passo 3 — a frequência, pela equação fundamental da ondulatória:

f=vλ=714=0,5 Hzf = \frac{v}{\lambda} = \frac{7}{14} = 0{,}5\ \text{Hz}

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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