UEA 2018 (SIS, 2ª série) — questão 52 de Física
Enunciado em texto
Dois pulsos são gerados, simultaneamente, nas extremidades de uma corda homogênea, que é mantida rígida e em posição horizontal.
A figura mostra os dois pulsos no momento inicial de sua geração. Os pulsos estão representados sobre uma malha quadriculada de lado d, em metros.
[Figura: malha quadriculada de 10 quadrados na horizontal; a corda vai de A (à esquerda) a B (à direita), na altura da segunda linha horizontal da malha. Contando os quadrados a partir de A: o pulso 1 é um degrau retangular para cima, de altura 1 quadrado, ocupando o 2º quadrado (de 1d a 2d), e se move para a direita. O pulso 2 é para baixo e ocupa o 7º, o 8º e o 9º quadrados (de 6d a 9d): profundidade de 1 quadrado no 7º, 2 quadrados no 8º e 1 quadrado no 9º; ele se move para a esquerda. O 10º quadrado, junto de B, está na altura da corda.]
Um pulso nessa corda demora 1 segundo para avançar a distância d. Assinale a alternativa que representa a interferência dos pulsos na corda após 3 segundos.
(A) [Figura: a corda tem um único degrau retangular para baixo, de profundidade 1 quadrado, ocupando do 4º ao 6º quadrado (de 3d a 6d); no resto, está na altura de A e B.]
(B) [Figura: dois degraus para cima, de altura 1 quadrado, no 4º e no 6º quadrados; o 5º quadrado fica na altura da corda.]
(C) [Figura: dois degraus para baixo, de profundidade 1 quadrado, no 4º e no 6º quadrados; o 5º quadrado fica na altura da corda.]
(D) [Figura: degraus para baixo do 4º ao 6º quadrado: profundidade 2 quadrados no 4º, 1 quadrado no 5º e 2 quadrados no 6º.]
(E) [Figura: degraus para baixo: profundidade 1 quadrado no 4º quadrado e 2 quadrados no 5º; do 6º em diante, a corda está na altura normal.]
(Enunciado e figura: SIS UEA 2018, Prova de Acompanhamento II — 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 forma da corda depois de 3 s, quando os dois pulsos se cruzam.
Passo 1 — quanto cada pulso anda. A velocidade é de um quadrado (d) por segundo. Em 3 s, cada pulso avança 3d: o pulso 1 para a direita e o pulso 2 para a esquerda. Como a corda é homogênea, os dois têm a mesma velocidade e mantêm a forma.
Passo 2 — onde cada um está. O pulso 1 (para cima, altura 1) estava de 1d a 2d; vai para 4d a 5d, o 5º quadrado. O pulso 2 estava de 6d a 9d; vai para 3d a 6d: profundidade 1 no 4º quadrado, 2 no 5º e 1 no 6º.
Passo 3 — superposição. Onde os pulsos se encontram, os deslocamentos se somam algebricamente (para cima positivo, para baixo negativo):
4º quadrado: só o pulso 2, deslocamento .
5º quadrado: os dois pulsos, .
6º quadrado: só o pulso 2, deslocamento .
O resultado é um único degrau para baixo, de profundidade 1 quadrado, do 4º ao 6º quadrado (de 3d a 6d): a figura da alternativa A.
Conferindo: os pulsos ainda não chegaram às extremidades (o pulso 1 está em 5d, longe de B em 10d, e o pulso 2 começa em 3d, longe de A), então não há reflexão para considerar.
⚠️ A armadilha: mover só um dos pulsos e esquecer que o outro também anda. Outra: somar módulos em vez de somar com sinal, como se os dois pulsos fossem para baixo; no 5º quadrado isso daria profundidade 3, que não aparece em nenhuma alternativa. A crista de um pulso “preenche” parte do vale do outro.
A ideia em uma frase: pulsos se atravessam sem se alterar; no encontro, os deslocamentos se somam com sinal, ponto a ponto.
Resposta: alternativa A (um degrau para baixo, de profundidade d, de 3d a 6d).
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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