Caiu no vestibular

Tipos de ondas. Reflexão e Refração de ondas.

Questão 1:

(UFMG)
Enquanto brinca, Gabriela produz uma onda transversal em uma corda esticada. Em certo instante, parte dessa corda tem a forma mostrada na figura a seguir. A direção de propagação da onda na corda também está indicada na figura.

Assinale a alternativa em que estão representados CORRETAMENTE a direção e o sentido do deslocamento do ponto P da corda, no instante mostrado.

Resolução:

Como a onda é transversal o ponto P vibra numa direção perpendicular à direção de propagação. Temos, então, duas possibilidades que aparecem nas alternativas b e d. Para decidirmos qual é a correta, vamos deslocar parte da corda para a direita, num instante imediatamente posterior ao mostrado na figura dada no exercício:

Assim, a alternativa correta é a b.

Resposta: b

Questão 2:

(FEI-SP)
As figuras representam dois pulsos que se propagam em duas cordas (I) e (II). Uma das extremidades da corda (I) é fixa e uma das extremidades da corda (II) é livre.

As formas dos pulsos refletidos em ambas as cordas, são respectivamente:

(e) Não há reflexão na corda (II)

Resolução:

A reflexão na extremidade fixa ocorre com inversão de fase. Na extremidade livre a reflexão ocorre sem inversão de fase.

Resposta: b

Questão 3: 

OBC (Olimpíada Brasileira de Ciências)
Uma fonte de vibração está ligada a duas cordas conectadas e tracionadas, AB e BC. Suas densidades lineares são, respectivamente, μ₁ e μ₂, tal que μ₂ = 4.μ₁. A ilustração abaixo mostra o sistema de cordas 1s após a fonte começar a vibrar.

Considere f a frequência de vibração da fonte, λ₁ e λ₂ os comprimentos de onda nas cordas AB e BC, v₁ e v₂ as velocidades de propagação das ondas nas cordas AB e BC. Assinale a alternativa que indica os valores corretos:

Resolução:

No intervalo de 1s formam-se na corda mais fina duas ondas completas. Portanto, 0,5 s é o tempo e formação de uma onda completa. 
Logo, o período da fonte é T = 0,5 s e f = 1/T = 2 Hz é a frequência.

Do esquema temos:

λ₁ + λ₁/2 = 4,5 => 3λ₁/2 = 4,5 => λ₁ = 3,0 m
v₁ = λ₁.f => v₁ = 3.2 ∴ v₁ = 6,0 m/s
v₂ = √(F/μ₂) = √(F/4.μ₁) = 1/2.√(F/μ₁) = 1/2.v₁ => v₂ = 3,0 m/s
v₂ = λ₂.f => 3 = λ₂.2 => λ₂ = 1,5 m 

Resposta: b

Questão 4:

(OBC)   
Frentes de onda passam de um meio 1 para outro meio 2, ambos homogêneos, conforme indica a figura. Sabe-se que α = 53° e β = 37°.

Dados: sen 53° = 0,80; sen 37° = 0,60 
A velocidade de propagação da onda no meio 2 tem módulo 60 m/s e a distância entre duas frentes de ondas sucessivas no meio 1 é de 4,0 cm.

a) Represente o raio incidente R que passa pelo ponto P, o correspondente raio refratado R’, a reta normal N pelo ponto de incidência na superfície de separação S e os valores dos ângulos de incidência e de refração.
b) Qual é o módulo da  velocidade de propagação da onda no meio 1 e a distância entre duas frentes de ondas sucessivas no meio 2?
c) Determine a frequência da onda nos meios 1 e 2.

Resolução:

a) Sendo o raio de onda perpendicular à frente de onda, temos:

λ = Sendo o raio de onda perpendicular à frente de onda, temos:

i é o ângulo complementar de 90°- α. Logo, i = α = 53°
r é o ângulo complementar de 90° - β. Logo, r = β = 37°

b) Pela Lei de Snell- Descartes:

sen 53°/sen 37° = v₁/v₂ => 0,80/0,60 = v₁/60 => v₁ = 80 m/s
de v₁ = λ₁.f₁ e v₂ = λ₂.f₂ e sendo f₁ = f₂ (a frequência é a mesma nos dois meios) vem:
v₁/v₂ = λ₁/λ₂ => 80/60 = 4,0/λ₂ => λ₂ = 3,0 cm

c) Sendo f₁ = f₂ = f, vem: v₁ = λ₁.f => 80 = 4,0.10^-2.f => f = 2,0.10³ Hz.