UFRGS 2011 — questão 19 de Física
Enunciado em texto
Uma corda é composta de dois segmentos de densidades de massa bem distintas. Um pulso é criado no segmento de menor densidade e se propaga em direção à junção entre os segmentos, conforme representa a figura abaixo.
[Figura: corda horizontal com um segmento fino à esquerda (menor densidade) e um segmento mais grosso, hachurado, à direita (maior densidade). No segmento fino há um pulso para cima, centrado num ponto marcado x, movendo-se para a direita, em direção à junção.]
Assinale, entre as alternativas, aquela que melhor representa a corda quando o pulso refletido está passando pelo mesmo ponto x indicado no diagrama acima.
(A) [No ponto x, um pulso para cima movendo-se para a esquerda; no segmento grosso, um pulso para cima, menor, movendo-se para a direita, bem longe da junção (mais longe dela do que x está).]
(B) [No ponto x, um pulso para cima movendo-se para a esquerda; no segmento grosso, um pulso para cima, menor, movendo-se para a direita, perto da junção (mais perto dela do que x está).]
(C) [No ponto x, um pulso para baixo (invertido) movendo-se para a esquerda; no segmento grosso, um pulso para cima, menor, movendo-se para a direita, bem longe da junção (mais longe dela do que x está).]
(D) [No ponto x, um pulso para baixo (invertido) movendo-se para a esquerda; no segmento grosso, um pulso para cima, menor, movendo-se para a direita, mais ou menos à mesma distância da junção que x.]
(E) [No ponto x, um pulso para baixo (invertido) movendo-se para a esquerda; no segmento grosso, um pulso para cima, menor, movendo-se para a direita, perto da junção (mais perto dela do que x está).]
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2011, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: o desenho da corda no instante em que o pulso refletido passa de volta por x.
Passo 1 — o pulso refletido. Quando um pulso vai de uma corda leve para uma mais densa, a reflexão se parece com a de uma extremidade fixa: o pulso refletido volta invertido. Isso elimina (A) e (B), em que o refletido continua para cima.
Passo 2 — o pulso transmitido. O pulso que passa para a corda densa mantém a orientação (para cima) e tem amplitude menor. As três alternativas restantes concordam nisso.
Passo 3 — onde está o transmitido. Seja d a distância de x até a junção. Até o pulso refletido voltar a x, passa um tempo d/v₁ na ida e d/v₁ na volta. Durante a volta, o transmitido anda na corda densa, com velocidade v₂. A velocidade de um pulso numa corda é
com a mesma tração T nos dois segmentos; densidade μ maior dá velocidade menor: . Então, no mesmo tempo, o transmitido avança menos que d além da junção:
Só a (E) mostra o pulso transmitido mais perto da junção do que x está.
Por que não C e D: em (C), o transmitido andou mais que d, como se fosse mais rápido na corda densa; em (D), andou d, como se as velocidades fossem iguais.
⚠️ A armadilha: acertar a inversão do refletido e não pensar na velocidade do transmitido, ficando entre C, D e E no chute. A corda mais densa é a mais lenta.
A ideia em uma frase: ao passar para uma corda mais densa, o pulso refletido volta invertido e o transmitido segue sem inverter, mais devagar.
Resposta: alternativa E.
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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