UEM 2013 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 15 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: interpretar o padrão de onda estacionária no tubo aberto em A e fechado em B.

Passo 1 — o padrão. As ondas que entram e as refletidas no fundo se superpõem e formam uma onda estacionária. Os máximos (ventres) estão em A e a cada 1,6 m; os nulos (nós) ficam a meio caminho, a 0,8 m de cada ventre, e em B. A distância entre ventres vizinhos é meio comprimento de onda:

$$\frac{\lambda}{2} = 1{,}6\ \text{m} \Rightarrow \lambda = 3{,}2\ \text{m}$$

(e a distância ventre–nó, 0,8 m, é $\lambda/4$, o que confere).

(01) Verdadeira. $\lambda = 3{,}2$ m.

(02) Falsa. A onda no tubo é estacionária (resultado da superposição), com ventre na extremidade aberta A e nó na extremidade fechada B, ao contrário do que diz a afirmação.

(04) Verdadeira.

$$v = \lambda\,f = 3{,}2 \times 200$$

$$v = 640\ \text{m/s}$$

(08) Verdadeira. A onda estacionária é exatamente a superposição (interferência) da onda incidente com a refletida.

(16) Falsa. Tubo aberto-fechado tem ventre numa ponta e nó na outra: $L = \lambda/4, 3\lambda/4, 5\lambda/4, \dots$, ou seja, $L = 0{,}8;\ 2{,}4;\ 4{,}0;\ 5{,}6$ m... O valor 6,4 m nem está nessa lista (seria $2\lambda$, com ventre em B). E, para haver ventres em A e em 1,6 m e nó em B, o menor tubo tem 2,4 m.

⚠️ A armadilha: na (02), trocar as extremidades: na ponta aberta o ar vibra livremente (ventre); na ponta fechada ele não pode se mover (nó).

A ideia em uma frase: na onda estacionária, ventres vizinhos distam λ/2 e ventre e nó distam λ/4; no tubo, a ponta aberta é ventre e a fechada é nó.

Resposta: soma 13 (01 + 04 + 08).