UEA 2018 — questão 68 de Física

Gabarito BOndas — refração de ondas na água (velocidade dependente da profundidade)Vestibular · Prova I · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 68 de Física do UEA 2018

Enunciado em texto

Um barco está atracado em uma das margens de um rio e de dentro dele um garoto bate com uma haste na água, produzindo ondas planas que se propagam na superfície do rio. O leito desse rio apresenta duas regiões com profundidades diferentes, h1h_1 e h2h_2, e, quando uma onda refrata de uma região para outra, seu comprimento de onda se altera de λ1\lambda_1 para λ2\lambda_2.

[Figura: corte do rio. Do lado esquerdo, onde está o barco, a profundidade é h1h_1; do lado direito, o leito é mais fundo, com profundidade h2>h1h_2 > h_1. Junto ao barco, uma pequena onda na superfície.]

Considerando que a velocidade de propagação de uma onda na superfície de um líquido de profundidade h pode ser calculada com a expressão v=g.hv = \sqrt{g.h}, onde g é a aceleração da gravidade local, a razão λ1λ2\dfrac{\lambda_1}{\lambda_2} é igual a

(A) h2h1\dfrac{h_2}{h_1}

(B) h1h2\sqrt{\dfrac{h_1}{h_2}}

(C) h1.h2h1\dfrac{\sqrt{h_1 . h_2}}{h_1}

(D) h1h2\dfrac{h_1}{h_2}

(E) h2h1\sqrt{\dfrac{h_2}{h_1}}

(Enunciado e figura: Vestibular UEA 2018, Prova de Conhecimentos Gerais — UEA/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: a razão entre os comprimentos de onda nas duas regiões.

Passo 1 — o que não muda na refração. A frequência é imposta pela fonte (o garoto batendo a haste) e não muda quando a onda passa de uma região para outra. Mudam a velocidade e o comprimento de onda.

Passo 2 — relacionar λ com v. Pela equação fundamental, v=λfv = \lambda f. Com f igual nas duas regiões:

λ1λ2=v1v2\frac{\lambda_1}{\lambda_2} = \frac{v_1}{v_2}

Passo 3 — usar a velocidade dada:

λ1λ2=g h1g h2=h1h2\frac{\lambda_1}{\lambda_2} = \frac{\sqrt{g\,h_1}}{\sqrt{g\,h_2}} = \sqrt{\frac{h_1}{h_2}}

Faz sentido: na parte mais rasa a onda é mais lenta e seu comprimento de onda é menor.

⚠️ A armadilha: inverter a razão e marcar a E, ou a C, que é a mesma coisa escrita de outro jeito: h1h2/h1=h2/h1\sqrt{h_1 h_2}/h_1 = \sqrt{h_2/h_1}. Outra é esquecer a raiz e marcar a D.

A ideia em uma frase: na refração a frequência fica, então λ é proporcional a v, que aqui é proporcional a √h.

Resposta: alternativa B (h1/h2\sqrt{h_1/h_2}).

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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