Lista3 FIS120 Ondas e suas propriedadeA

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2ª Lista de Exercícios – FIS 120 Ondas Profa. Bruna Postacchini 
1) (Duran) Defina os seguintes termos: ondas Mecânicas, ondas eletromagnéticas, ondas 
transversais e longitudinais, ondas estacionarias. 
 
2) (Duran) Em um instante t0, a equação de onda progressiva é ψ��, �� = 0,02	
��0,2�� − 4���, 
onde ψ e x estão medidos em metros e t em segundos. M=0,1kg/m Determine: 
a) A amplitude, a frequência e o comprimento de onda. 
b) Sua velocidade de propagação 
c) Sua densidade de energia total 
d) Sua potencia media. 
(R: a- 0,02m, 2Hz; 10m; b- 20m/s; d- 0,065W) 
 
3) (Duran) A figura a seguir mostra uma onda senoidal propagando-se em uma corda. A curva 
sólida representa a forma da corda no instante t=0s; 
a curva tracejada representa a onda no instante 
t=0,1s. Determine: 
a) A amplitude máxima da onda 
b) O comprimento de onda. 
c) A velocidade de propagação 
d) A frequência 
e) O período. 
(R: a- 2cm, b- 15m; c- 25m/s; d- 1,66Hz e-0,6s) 
 
4) (Duran) Em t=0, a equação de onda é ψ��, 0� = 0,2	
��0,5��� onde ψ e x estão medidos em 
centímetros e t em segundos. 
a) A amplitude máxima da onda (R:0,02cm) 
b) O comprimento de onda. (R:4 cm) 
c) O deslocamento para x=0,50 cm. Desenhe a onda no intervalo de 0 cm a 2 cm. 
(R:0,14cm) 
d) O deslocamento Vertical para x=0,66 cm no instante t=6,6ms, se a onda se move para a 
direita com velocidade de 50cm/s. (R:0,1cm) 
e) O deslocamento Vertical para x=0,50 cm no instante t=40ms, se a onda se move para a 
direita com velocidade de 50cm/s. 
 
5) (Duran) Escreva a equação de onda progressiva cuja amplitude máxima é de 0,12 cm, o período 
de 2s e o comprimento de onda é 30 cm. 
 
6) (Duran) Uma onda progressiva transversal em uma corda longa é descrita pela equação 
ψ��, �� = 10	
����/2 − ��� sendo ψ em centímetro, x em metro e t em segundo. 
a) Desenhe a configuração da onda até x=4m para os instantes t=0, τ/4, τ/2, 3τ/4 e τ. Onde 
τ representa o período. 
b) Determine: a amplitude máxima, a velocidade de propagação da onda, o período, o 
comprimento de onda e a frequência. (R:10 cm, 4cm/s, 2s, 8cm, 0,5 Hz) 
 
7) (Okuno, Caldas e Chow) Qual é a velocidade de propagação em uma corda de violão, cuja 
massa por unidade de comprimento é de 0,0015 Kg/m, na qual se aplica uma tensão de 30 N? 
(v=44,7 m/s) 
 
8) (Okuno, Caldas e Chow) Uma corda de 2m é mantida sob tensão de 50 N e possui massa de 40 
g. Determine o comprimento de onda de uma onda nessa corda cuja frequência é de 200 Hz. 
 
9) (Okuno, Caldas e Chow) Uma onda transversal senoidal é gerada na extremidade esquerda de 
uma longa corda horizontal, deslocando-se 8 cm para cima e 8 cm para baixo periodicamente, 
duas vezes por segundo. A corda é mantida sob tensão em 10N e sua densidade linear é de 
0,278 Kg/m. determine a velocidade, a amplitude, o comprimento de onda, a frequência e a 
função de onda dessa onda. 
 
10) (Duran) Uma corda de Violão de 0,75 m de comprimento tem frequência fundamental de 440 
Hz. Qual será: 
a) A velocidade da onda que se propaga nessa corda? (R:660m/s) 
b) O comprimento de corda necessário para produzir uma frequência fundamental de 660 
Hz. (Considere que a força do toque é igual ao primeiro caso) (R:0,5m) 
 
11) (Duran) Para que valor de frequência o ouvido humano é mais sensível se, em media, o ouvido 
externo tem um canal auditivo de comprimento da ordem de 2,7 cm? (R:3.148Hz) 
 
12) (Duran) A velocidade do som no Ar a 20 oC é de ~340m/s. Qual é o comprimento da onda 
sonora cuja frequência é 32Hz? (curiosidade: Essa frequência corresponde à nota mais grave 
de um tubo de órgão de tamanho médio). Qual é a frequência de uma onda sonora de 
comprimento de onda de 122 cm. (R: 10,62 m e 279 Hz) 
 
13) (Duran) Uma corda de violão de 0,75 m de comprimento tem frequência fundamental de 440Hz. 
A densidade linear da corda é 2,2 g/m 
a) Quando se pulsa a corda fortemente, o harmônico fundamental vibra com um deslocamento 
máximo de 0,2cm. Qual é a energia deste harmônico? (R: 12,6 mJ) 
b) Qual é a energia do terceiro harmônico, se sua amplitude é 0,05. Lembre-se que a amplitude 
da onda estacionaria é o dobro da amplitude se sua onda senoidal! (R: 7,1 mJ) 
 
14) (Duran adp.) Uma fonte pontual emite energia com potencia de 10 W na forma de uma onda 
sonora esférica. Calcule: 
a) A intensidade da onda em um ponto P a 5 m de distância da fonte. (R: 10W) 
b) Nesse ponto há um dispositivo de 3cm2 de área, perpendicular a direção de propagação da 
onda. Qual é a energia captada pelo dispositivo em 5s. (R: 48µµµµJ). 
 
15) Uma onda sonora com nível de intensidade de 80dB incide sobre o tímpano de área 0,6cm2. 
Quanta energia o tímpano absorve em 3 minutos? (R: 1,08x10-6J) 
 
16) Uma onda sonora (ρ=1,29kg/m3) tem um nível de intensidade de 120dB. Determine: 
a) A amplitude máxima da onda de variação de pressão. (R: 29,75Pa) 
b) A força exercida sobre o tímpano de área 0,55cm2. (R: 5,55N) 
 
17) Sons acima de 160 dB podem danificar o tímpano. Qual é: 
a) A amplitude de pressão de uma onda sonora no ar com um nível de intensidade de 160 dB? 
b) A força exercida sobre um tímpano de 5,5x10-5m2 de área por causa dessa onda? Considere 
a densidade do ar igual a 1,2kg/m3 e a velocidade do som no ar de 341m/s. 
18) O que é efeito Doppler? Cite aplicações na medicina e biologia. 
19) O que são ondas ultrassónicas e infrassônicas. Cite aplicações destas ondas. 
20) O que é ressonância? De exemplos e aplicações. 
21) Pesquisa: Ecossonar (ou ecolocalização). 
Ao final dessa pesquisa você deverá saber: O que é ecolocalização, a descrição do processo 
identificando quais os mecanismos físicos envolvidos. 
http://biofisicando.blogspot.com.br/2010/04/o-som-e-essencial-p-ara-os-mamiferos.html 
http://www.casadosmorcegos.org/casadosmorcegos/Sentidos_pt.html 
 
22) Pesquisa: Mecanismos biofísicos da Audição. 
Ao final dessa pesquisa você deverá saber: Quais os mecanismos físicos envolvidos na audição e a 
descrição desses conceitos. 
 
23) (Duran) O comprimento de onda típico das micro-ondas é de 3 cm; da luz vermelha é de 6500Ᾰ, 
e dos raios X brandos é 0,37 Ᾰ. Determine o valor de um quantum de energia de cada uma 
dessas radiações eletromagnéticas. 
 
24) (Duran) Calcule a velocidade da luz nos meios abaixo e compare seus resultados: 
Na água (n=1,33), no vidro (n=1,5) e em o diamante (n=2,42). 
 
25 (Duran) Um feixe de luz incide na água fazendo um ângulo de 30º com a normal. Qual será o 
ângulo de reflexão? 
 
26 (Duran) Qual deve ser o ângulo crítico entre a água e o ar para que ocorra a reflexão interna 
total? 
 
27 (Duran) O índice de refração do Rabdoma de um omatídio de uma mosca do gênero Calliphora é 
1,365 e do meio que o rodeia, 1,339. Qual o ângulo do vértice do cone que contém os raios 
luminosos que ao atingir o rabdoma, experimentam reflexões internas totais e não escapam 
dele? 
 
28 (Duran) Um feixe de luz incide normalmente na face menor de um prisma de índice de refração 
1,5. Colocamos uma gota de um liquido sobre a hipotenusa do prisma. Encontre o valor do 
índice de refração do liquido que causa reflexão total. 
 
29 (Duran) Luz não polarizada de intensidade de luz Io incide sobre um sistema polarizador-
analisador. O eixo ótico do analisador faz um ângulo de 60º com o polarizador. Responda: 
a) Qual a direção de polarização do polarizador 
b) Qual a intensidade de luz transmitida através do analisador. 
 
30 Pesquisa: Mecanismos biofísicos da Visão. 
Ao final dessa pesquisa você deverá saber: Quais os mecanismos físicos envolvidos na visão e a 
descrição desses conceitos. 
 
31 Pesquisa: Espectro eletromagnético. 
Ao final dessa pesquisa você deverá saber: Ilustrar um espectro eletromagnético. Descrever as 
diferentes regiões (sete). Distinguir semelhançase diferenças entre as regiões. Citar aplicações da 
radiação em cada região, presencialmente na biologia e medicina. 
 
32 Efeitos Nocivos da radiação com a matéria. 
Ao final dessa pesquisa você deverá saber: Distinguir uma radiação ionizante de uma radiação não 
ionizante. Descrever os tipos de radiações ionizantes. Doenças causadas. Descrição da física 
envolvida nesse processo. 
 
33 Técnicas de espectroscopia para o estudo de materiais. 
Ao final dessa pesquisa você deverá saber: Descrição geral da técnica de espectroscopia. Descrição 
da espectroscopia em diferentes regiões. Entre elas estão: Difração de raios_X, fluorescência, 
absorção ótica, espectroscopia RAMAN, FTIR, espectroscopia fotoacústica, RMN, EPR. Aplicações 
das técnicas especialmente na área biológica.