UEPG 2022 (Vocacionada) — questão 41 de Física

Gabarito 27Ondas — ondas eletromagnéticas, comprimento de onda, velocidade numa corda e refração de ondas na águaVestibular de Outono · Prova Vocacionada (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 41 de Física do UEPG 2022 (Vocacionada)

Enunciado em texto

Um campo de estudo da Física com grande aplicação prática é a Ondulatória. A respeito das ondas, assinale o que for correto.

Dado: c=3×105c = 3 \times 10^5 km/s

(01) As ondas eletromagnéticas podem surgir devido a oscilações de cargas elétricas, resultando em transporte de energia. Esse tipo de onda pode se propagar em certos materiais e também no vácuo.

(02) O comprimento de onda (λ\lambda) pode ser obtido medindo-se a distância entre duas cristas ou entre dois vales consecutivos da onda, ou, ainda, entre dois nós alternados.

(04) Uma estação de rádio envia para o espaço ondas de frequência 2,5 MHz. O comprimento de onda em que a rádio opera vale 12 m.

(08) A velocidade de uma onda em uma corda é diretamente proporcional à raiz quadrada da tração a que a corda está submetida.

(16) Observando o trem de ondas planas que passa de uma região de águas profundas (P) para uma região de águas rasas (R), e sabendo que a frequência de oscilação dessas ondas vale 6 Hz, pode-se afirmar que as velocidades dessas ondas nos meios A e B são, respectivamente:

vP=3,6v_P = 3{,}6 m/s e vR=2,4v_R = 2{,}4 m/s

[Figura: uma reta horizontal separa a região P (em cima, águas profundas) da região R (embaixo, águas rasas). Frentes de onda paralelas, inclinadas, chegam de cima; a distância entre duas frentes consecutivas em P está indicada como 60 cm. Abaixo da fronteira as frentes mudam de inclinação e ficam mais próximas, com distância indicada de 40 cm. O raio de propagação, com velocidade v⃗P\vec{v}_P em P, desvia ao passar para R, onde a velocidade é v⃗R\vec{v}_R.]

(Enunciado e figura: Vestibular de Outono 2022 UEPG — UEPG.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG), Coordenadoria de Processos de Seleção (CPS).

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar cinco afirmações sobre ondas.

(01) Verdadeira. Uma carga oscilante (acelerada) gera campos elétrico e magnético variáveis que se propagam: é a onda eletromagnética, que transporta energia e não precisa de meio (anda no vácuo), mas também atravessa materiais transparentes a ela, como a luz no vidro.

(02) Verdadeira. O comprimento de onda é a distância entre dois pontos consecutivos em mesma fase: crista a crista, vale a vale. Numa onda estacionária, nós vizinhos estão a λ/2\lambda/2; nós alternados (um sim, um não) estão a λ\lambda.

(04) Falsa. Com c=3×108c = 3 \times 10^8 m/s:

λ=cf=3×1082,5×106=120 m\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3 \times 10^8}{2{,}5 \times 10^6} = 120\ \text{m}

O valor é 120 m, dez vezes o da afirmação.

(08) Verdadeira. Pela fórmula de Taylor,

v=Tμv = \sqrt{\frac{T}{\mu}}

em que TT é a tração e μ\mu a densidade linear: vv é proporcional a T\sqrt{T}.

(16) Verdadeira. Na refração a frequência não muda (é a da fonte), e a distância entre frentes consecutivas é o comprimento de onda: λP=0,60\lambda_P = 0{,}60 m e λR=0,40\lambda_R = 0{,}40 m. Então:

vP=λP f=0,60×6=3,6 m/sv_P = \lambda_P\,f = 0{,}60 \times 6 = 3{,}6\ \text{m/s}

vR=λR f=0,40×6=2,4 m/sv_R = \lambda_R\,f = 0{,}40 \times 6 = 2{,}4\ \text{m/s}

(O texto fala em “meios A e B”, mas é claro pelo contexto que são as regiões P e R.) Como esperado, a onda é mais lenta na água rasa.

⚠️ A armadilha: na (04), errar a conversão de MHz: 2,5 MHz = 2,5×1062{,}5 \times 10^6 Hz.

A ideia em uma frase: na refração a frequência se mantém: o que muda é a velocidade, e o comprimento de onda acompanha (v = λf).

Resposta: soma 27 (01 + 02 + 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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