UEM 2024 (Verão) — questão 50 de Física

Enunciado em texto
Uma onda periódica senoidal, que pode ser representada por uma função de onda do tipo , com e , propaga-se em uma corda esticada bem comprida, de acordo com a função
em que e são dados em metros, e , em segundos. Sobre essa onda, assinale o que for correto.
(01) O comprimento de onda, que corresponde à distância entre duas cristas ou dois vales consecutivos, é igual a 60cm.
(02) Um ponto fixo na corda executa um movimento harmônico simples na direção , com frequência igual a 25Hz.
(04) A velocidade da onda (em módulo) é igual a 15m/s.
(08) A razão entre a tensão na corda (em N) e a densidade linear da corda (em kg/m) é numericamente igual a 22500.
(16) Se acompanharmos o deslocamento com o tempo de um ponto na corda em que a fase (o argumento do cosseno na função de onda) é constante, a velocidade desse ponto será igual à velocidade da onda.
(Enunciado: Vestibular UEM 2024 (Verão) — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: ler e na função de onda e calcular , , e .
Passo 1 — abrindo o parêntese:
Então rad/s e rad/m.
(01) Verdadeira.
ou seja, 60 cm.
(02) Falsa. Cada ponto da corda oscila em MHS na direção , mas com frequência
O 25 Hz sairia de esquecer o fator fora do parêntese e tomar .
(04) Falsa.
(ou m/s).
(08) Verdadeira. Na corda, , logo
(16) Verdadeira. Fase constante quer dizer constante, ou seja, constante: o ponto de fase fixa (uma crista, por exemplo) anda a 150 m/s, que é a velocidade da onda. Atenção: aqui “ponto” é o ponto de fase constante, não um pedaço da corda, que só sobe e desce.
⚠️ A armadilha: tirar de dentro do parêntese (o 50 que multiplica ) sem o fator de fora: daria e Hz, a frequência da (02); e, com esse e o correto, m/s, o valor da (04).
A ideia em uma frase: na onda y = A cos(ωt − kx + φ), λ = 2π/k, f = ω/2π e v = ω/k; na corda, v² = T/μ.
Resposta: soma 25 (01 + 08 + 16).
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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