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Escola de aplicação Dr. Alfredo José Balbi – colégio Unitau Lista de exercícios de física – professor Thomaz Barone Fenômenos ondulatórios 1. (Ufba 2012) Os cristais semicondutores do tipo p, positivo, ou do tipo n, negativo, têm resistividade elétrica baixa, da ordem de 3 10 m. Ω A importância dos semicondutores está na possibilidade de fazer associações ou junções do tipo p-n que dão origem aos diodos, e as junções p-n-p ou n-p-n que dão origem aos transistores largamente utilizados na ampliação de sinais. O agrupamento de múltiplas junções desses cristais dá origem aos circuitos integrados com funções específicas que permeia todos os setores da vida como, por exemplo, o telefone celular que transforma o som em ondas eletromagnéticas não ionizantes emitidas pela antena do aparelho. Quanto maior é a frequência, mais energia a onda transporta. (GASPAR, 2000, p. 138 e 139). Com base nas informações do texto e em conhecimentos das Ciências Naturais, é correto afirmar: 01) O cristal semicondutor que constitui o emissor de um transistor apresenta baixa condutividade. 02) A radiação não ionizante emitida pelos aparelhos de telefone celular, situada no espectro eletromagnético entre as faixas de radiação infravermelha e as de ondas de rádio, tem frequência maior do que a frequência da luz visível. 04) A energia transportada pelas ondas de telefonia móvel é diretamente proporcional ao comprimento de onda da radiação eletromagnética não ionizante. 08) As ondas eletromagnéticas de 0,01MHz, emitidas por um aparelho de telefone celular, oscilam dez mil vezes a cada segundo. 16) As células fotovoltaicas de filme fino, denominadas comercialmente de CIGS, fabricadas com Cu, In, Ga e Se, contêm dois metais de um mesmo período e têm, como elemento de maior eletronegatividade, o selênio. 32) A conversão do som em ondas eletromagnéticas envolve transformações de ondas mecânicas longitudinais em ondas transversais. 2. (Unesp 2015) Em ambientes sem claridade, os morcegos utilizam a ecolocalização para caçar insetos ou localizar obstáculos. Eles emitem ondas de ultrassom que, ao atingirem um objeto, são refletidas de volta e permitem estimar as dimensões desse objeto e a que distância se encontra. Um morcego pode detectar corpos muito pequenos, cujo tamanho seja próximo ao do comprimento de onda do ultrassom emitido. Suponha que um morcego, parado na entrada de uma caverna, emita ondas de ultrassom na frequência de 60 kHz, que se propagam para o interior desse ambiente com velocidade de 340 m s. Estime o comprimento, em mm, do menor inseto que esse morcego pode detectar e, em seguida, calcule o comprimento dessa caverna, em metros, sabendo que as ondas

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Lista de exercícios de física – professor Thomaz Barone Fenômenos ondulatórios

1. (Ufba 2012) Os cristais semicondutores do tipo p, positivo, ou do tipo n, negativo, têm

resistividade elétrica baixa, da ordem de 310 m.− Ω A importância dos semicondutores está na

possibilidade de fazer associações ou junções do tipo p-n que dão origem aos diodos, e as junções p-n-p ou n-p-n que dão origem aos transistores largamente utilizados na ampliação de sinais. O agrupamento de múltiplas junções desses cristais dá origem aos circuitos integrados com funções específicas que permeia todos os setores da vida como, por exemplo, o telefone celular que transforma o som em ondas eletromagnéticas não ionizantes emitidas pela antena do aparelho. Quanto maior é a frequência, mais energia a onda transporta.

(GASPAR, 2000, p. 138 e 139). Com base nas informações do texto e em conhecimentos das Ciências Naturais, é correto afirmar: 01) O cristal semicondutor que constitui o emissor de um transistor apresenta baixa

condutividade. 02) A radiação não ionizante emitida pelos aparelhos de telefone celular, situada no espectro

eletromagnético entre as faixas de radiação infravermelha e as de ondas de rádio, tem frequência maior do que a frequência da luz visível.

04) A energia transportada pelas ondas de telefonia móvel é diretamente proporcional ao comprimento de onda da radiação eletromagnética não ionizante.

08) As ondas eletromagnéticas de 0,01MHz, emitidas por um aparelho de telefone celular, oscilam dez mil vezes a cada segundo.

16) As células fotovoltaicas de filme fino, denominadas comercialmente de CIGS, fabricadas com Cu, In, Ga e Se, contêm dois metais de um mesmo período e têm, como elemento de maior eletronegatividade, o selênio.

32) A conversão do som em ondas eletromagnéticas envolve transformações de ondas mecânicas longitudinais em ondas transversais.

2. (Unesp 2015) Em ambientes sem claridade, os morcegos utilizam a ecolocalização para caçar insetos ou localizar obstáculos. Eles emitem ondas de ultrassom que, ao atingirem um objeto, são refletidas de volta e permitem estimar as dimensões desse objeto e a que distância se encontra. Um morcego pode detectar corpos muito pequenos, cujo tamanho seja próximo ao do comprimento de onda do ultrassom emitido.

Suponha que um morcego, parado na entrada de uma caverna, emita ondas de ultrassom na

frequência de 60 kHz, que se propagam para o interior desse ambiente com velocidade de

340 m s. Estime o comprimento, em mm, do menor inseto que esse morcego pode detectar e,

em seguida, calcule o comprimento dessa caverna, em metros, sabendo que as ondas

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refletidas na parede do fundo do salão da caverna são detectadas pelo morcego 0,2s depois

de sua emissão. 3. (Ufpr 2015) Considere as seguintes afirmativas relacionadas aos fenômenos que ocorrem com um feixe luminoso ao incidir em superfícies espelhadas ou ao passar de um meio transparente para outro: I. Quando um feixe luminoso passa do ar para a água, a sua frequência é alterada. II. Um feixe luminoso pode sofrer uma reflexão interna total quando atingir um meio com índice

de refração menor do que o índice de refração do meio em que ele está se propagando. III. O fenômeno da dispersão ocorre em razão da independência entre a velocidade da onda e

sua frequência. IV. O princípio de Huygens permite explicar os fenômenos da reflexão e da refração das ondas

luminosas. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa I é verdadeira. b) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. e) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. 4. (Upf 2015) Segundo os astrônomos, um eclipse solar irá ocorrer em 20 de março de 2015 e será visível, por exemplo, em alguns países da Europa. Com relação à ocorrência de eclipses, é correto afirmar que eles evidenciam o princípio da: a) reversibilidade dos raios luminosos. b) independência dos raios luminosos. c) refração da luz. d) propagação retilínea da luz. e) polarização da luz. 5. (Uerj 2015) Para localizar obstáculos totalmente submersos, determinados navios estão equipados com sonares, cujas ondas se propagam na água do mar. Ao atingirem um obstáculo, essas ondas retornam ao sonar, possibilitando assim a realização de cálculos que permitem a localização, por exemplo, de um submarino.

Admita uma operação dessa natureza sob as seguintes condições:

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- temperatura constante da água do mar; - velocidade da onda sonora na água igual a 1450 m/s; - distância do sonar ao obstáculo igual a 290 m. Determine o tempo, em segundos, decorrido entre o instante da emissão da onda pelo sonar e o de seu retorno após colidir com o submarino. 6. (Ufrgs 2015) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A luz é uma onda eletromagnética formada por campos elétricos e magnéticos que variam no tempo e no espaço e que, no vácuo, são ________ entre si. Em um feixe de luz polarizada, a direção da polarização é definida como a direção ________ da onda. a) paralelos - do campo elétrico b) paralelos - do campo magnético c) perpendiculares - de propagação d) perpendiculares - do campo elétrico e) perpendiculares - do campo magnético 7. (Ufu 2015) Um feixe de elétrons incide sobre uma superfície, demarcando os lugares onde a atinge. Todavia, há um anteparo com duas aberturas entre a fonte emissora de elétrons e a superfície, conforme representa o esquema a seguir.

Atualmente, sabe-se que a radiação tem um comportamento dual, ou seja, ora se assemelha a partículas, ora a ondas. Considerando que o diâmetro das aberturas é muito menor do que o comprimento de onda radiação incidente, que tipo de resultado será demarcado na superfície, levando em conta o comportamento ondulatório do feixe de elétrons?

a)

b)

c)

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d) TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Se precisar, utilize os valores das constantes aqui relacionadas.

Constante dos gases: R 8J (mol K).=

Pressão atmosférica ao nível do mar: 0P 100 kPa.=

Massa molecular do 2CO 44 u.=

Calor latente do gelo: 80cal g.

Calor específico do gelo: 0,5cal (g K).

71cal 4 10 erg.=

Aceleração da gravidade: 2g 10,0m s .=

8. (Ita 2015)

Luz, que pode ser decomposta em componentes de comprimento de onda com 480nm e

600nm, incide verticalmente em uma cunha de vidro com ângulo de abertura 3,00α = e

índice de refração de 1,50, conforme a figura, formando linhas de interferência destrutivas.

Qual é a distância entre essas linhas? a) 11,5 mμ

b) 12,8 mμ

c) 16,0 mμ

d) 22,9 mμ

e) 32,0 mμ

9. (Udesc 2014) Assinale a alternativa incorreta, considerando os elementos e os fenômenos ópticos. a) A luz é uma onda eletromagnética que pode sofrer o efeito de difração. b) A lupa é constituída por uma lente divergente. c) O cristalino do olho humano comporta-se como uma lente convergente. d) As ondas longitudinais não podem ser polarizadas porque oscilam na mesma direção da

propagação. e) O espelho esférico côncavo é usado para ampliar a imagem dos objetos colocados bem

próximos a ele. 10. (Udesc 2014) Assinale a alternativa incorreta a respeito dos fenômenos ondulatórios.

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a) O som é uma onda mecânica longitudinal. b) Se uma das extremidades de uma corda tensionada passar a vibrar verticalmente, produzirá

ondas transversais. c) Uma onda eletromagnética propaga-se no ar com velocidade aproximadamente igual à da

luz no vácuo. d) O eco é um fenômeno causado pela reflexão do som em um obstáculo. e) Cada modo de oscilação de uma onda estacionária, que se forma em uma corda esticada,

pode ser considerado uma consequência da interferência de duas ondas senoidais idênticas que se propagam no mesmo sentido.

11. (Enem 2014) Ao sintonizarmos uma estação de rádio ou um canal de TV em um aparelho, estamos alterando algumas características elétricas de seu circuito receptor. Das inúmeras ondas eletromagnéticas que chegam simultaneamente ao receptor, somente aquelas que oscilam com determinada frequência resultarão em máxima absorção de energia. O fenômeno descrito é a a) difração. b) refração. c) polarização. d) interferência. e) ressonância. 12. (Enem PPL 2014) Ao assistir a uma apresentação musical, um músico que estava na plateia percebeu que conseguia ouvir quase perfeitamente o som da banda, perdendo um pouco de nitidez nas notas mais agudas. Ele verificou que havia muitas pessoas bem mais altas à sua frente, bloqueando a visão direta do palco e o acesso aos alto-falantes. Sabe-se

que a velocidade do som no ar é 340m s e que a região de frequências das notas emitidas é

de, aproximadamente, 20Hz a 4000Hz.

Qual fenômeno ondulatório é o principal responsável para que o músico percebesse essa diferenciação do som? a) Difração. b) Reflexão. c) Refração. d) Atenuação. e) Interferência. 13. (Upf 2014) Em 2014, o Brasil sediará a Copa do Mundo de Futebol. Em virtude das possíveis manifestações das torcidas, os estádios de futebol foram construídos de modo a suportar as “vibrações” produzidas. Se todos os torcedores, ao mesmo tempo, começarem, por exemplo, a pular e a bater os pés no chão, as estruturas das arquibancadas podem desabar, provocando uma tragédia. O fenômeno físico que melhor descreve a situação trágica mencionada é: a) Reflexão. b) Refração. c) Ressonância. d) Difração. e) Convecção. 14. (Ufrgs 2014) No texto abaixo, Richard Feynman, Prêmio Nobel de Física de 1965, ilustra os conhecimentos sobre a luz no início do século XX. “Naquela época, a luz era uma onda nas segundas, quartas e sextas-feiras, e um conjunto de partículas nas terças, quintas e sábados. Sobrava o domingo para refletir sobre a questão!”

Fonte: QED - The Strange Theory of Light and Matter. Princeton University Press, 1985.

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Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo. ( ) As “partículas” que Feynman menciona são os fótons. ( ) A grandeza característica da onda que permite calcular a energia dessas “partículas” é

sua frequência ,ν através da relação E h .ν=

( ) Uma experiência que coloca em evidência o comportamento ondulatório da luz é o efeito fotoelétrico.

( ) O caráter corpuscular da luz é evidenciado por experiências de interferência e de difração. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) F – V – F – F. b) F – F – V – V. c) V – V – F – V. d) V – F – V – F. e) V – V – F – F. 15. (Fuvest 2014) O Sr. Rubinato, um músico aposentado, gosta de ouvir seus velhos discos sentado em uma poltrona. Está ouvindo um conhecido solo de violino quando sua esposa Matilde afasta a caixa acústica da direita (Cd) de uma distância l, como visto na figura abaixo.

Em seguida, Sr. Rubinato reclama: _ Não consigo mais ouvir o Lá do violino, que antes soava bastante forte! Dentre as alternativas abaixo para a distância l, a única compatível com a reclamação do Sr. Rubinato é Note e adote: O mesmo sinal elétrico do amplificador é ligado aos dois alto-falantes, cujos cones se movimentam em fase. A frequência da nota Lá é 440 Hz. A velocidade do som no ar é 330 m/s. A distância entre as orelhas do Sr. Rubinato deve ser ignorada. a) 38 cm b) 44 cm c) 60 cm d) 75 cm e) 150 cm 16. (Uern 2013) Leia o trecho a seguir.

Meteorito despenca sobre a Rússia e população vive momentos de pânico

Centenas de pessoas ficam feridas com vidro quebrado pelo impacto do meteoroide contra a atmosfera.

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A queda de um meteorito sobre os Montes Urais na manhã de ontem deixou cerca de 1,1 mil pessoas feridas, provocou pelo menos uma forte explosão e causou pânico na população local. A maioria dos feridos foi atingida por estilhaços de vidro que se quebrou em razão da onda expansiva provocada pela queda do corpo celeste.

“Às 9h20 (1h20 em Brasília), um objeto em alta velocidade foi observado nos céus de Chelyabinsk, deixando um grande rastro atrás de si. No prazo de dois minutos, houve dois estrondos”, disse Yuri Burenko, funcionário do setor de emergência, por meio de nota. “A onda de choque quebrou vidros em Chelyabinsk, em uma série de cidades da região”, disse ele.

(Disponivel em: http://www.gazetamaringa.com.br/online/conteudo.phtml?tl=1&id=1345481&tit=Meteorito-

despenca-sobre-a-Russia-epopulacao-vive-momentos-de-panico) O fenômeno associado aos vidros partidos pelo som intenso e por serem esses vidros sensíveis à frequência da onda sonora recebe o nome de a) difração. b) ressonância. c) reverberação. d) efeito Doppler. 17. (Ufrgs 2013) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que aparecem. A radiação luminosa emitida por uma lâmpada a vapor de lítio atravessa um bloco de vidro transparente, com índice de refração maior que o do ar. Ao penetrar no bloco de vidro, a radiação luminosa tem sua frequência __________. O comprimento de onda da radiação no bloco é __________ que no ar e sua velocidade de propagação é __________ que no ar. a) alterada - maior - menor b) alterada - o mesmo - maior c) inalterada - maior - menor d) inalterada - menor - menor e) inalterada - menor - a mesma 18. (Pucrj 2013) Leia. I. Quanto maior a frequência de uma onda luminosa, maior a sua velocidade de propagação. II. Quando um feixe de luz passa de um meio a outro, seu comprimento de onda muda, mas

sua velocidade se mantém constante. III. O fenômeno de reflexão total pode ocorrer quando um feixe luminoso passa de um meio

mais refringente para outro menos refringente.

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São corretas as seguintes afirmações: a) I, II e III. b) I e III, apenas. c) III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, apenas. 19. (Enem PPL 2013) As moléculas de água são dipolos elétricos que podem se alinhar com o campo elétrico, da mesma forma que uma bússola se alinha com um campo magnético. Quando o campo elétrico oscila, as moléculas de água fazem o mesmo. No forno de micro-ondas, a frequência de oscilação do campo elétrico é igual à frequência natural de rotação das moléculas de água. Assim, a comida é cozida quando o movimento giratório das moléculas de água transfere a energia térmica às moléculas circundantes.

HEWITT, P. Física conceitual. Porto Alegre: Bookman, 2002 (adaptado). A propriedade das ondas que permite, nesse caso, um aumento da energia de rotação das moléculas de água é a a) reflexão. b) refração. c) ressonância. d) superposição. e) difração. 20. (Esc. Naval 2013) Analise a figura a seguir.

Considere duas fontes sonoras puntiformes, 1F e 2F , que estão separadas por uma pequena

distância d, conforme mostra a figura acima. As fontes estão inicialmente em fase e produzem

ondas de comprimento de onda .λ As ondas provenientes das fontes 1F e 2F percorrem,

respectivamente, os caminhos 1L e 2L até o ponto afastado P, onde há superposição das

ondas. Sabendo que 1 2L L L = − é a diferença de caminho entre as fontes e o ponto P, o

gráfico que pode representar a variação da intensidade da onda resultante das duas fontes, I,

em função da diferença de caminho L é

a)

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b)

c)

d)

e) 21. (Enem 2013) Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle. A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de a) terem fases opostas. b) serem ambas audíveis. c) terem intensidades inversas. d) serem de mesma amplitude. e) terem frequências próximas. 22. (Ita 2013) Um prato plástico com índice de refração 1,5 é colocado no interior de um forno

de micro-ondas que opera a uma frequência de 92,5 10 Hz. Supondo que as micro-ondas

incidam perpendicularmente ao prato, pode-se afirmar que a mínima espessura deste em que ocorre o máximo de reflexão das micro-ondas é de a) 1,0 cm. b) 2,0 cm. c) 3,0 cm. d) 4,0 cm. e) 5,0 cm. 23. (Acafe 2012) A exposição prolongada aos raios ultravioleta (UV) podem causar danos à pele, contudo, com algumas recomendações, a ação desses mesmos raios torna possível a produção de vitamina D, que auxilia na obtenção de cálcio dos alimentos. Nessa situação, assinale a alternativa correta que completa a lacuna da frase a seguir. A recomendação pelos médicos de usar filtros solares está ligada a que os mesmos diminuem a(o) ________ dos raios ultravioletas.

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a) frequência b) intensidade c) comprimento de onda d) amplitude 24. (Ufsm 2012) Um concertista, ao tocar seu violão, executa as notas musicais com as durações e frequências que caracterizam a música tocada. As pessoas que estão na plateia, tanto as mais próximas quanto as mais distantes, escutam as mesmas notas, com as mesmas durações e frequências, ou seja, a mesma música. Esse fato pode ser atribuído a) à qualidade acústica da sala de concertos. b) à afinação do instrumento. c) ao fato de a velocidade do som ter o mesmo módulo para todas as frequências sonoras. d) ao fenômeno da reverberação. e) ao fenômeno da ressonância. 25. (G1 - ifba 2012) Tanto o eco sonoro como a visão são fenômenos explicados pelo estudo de Ondas. Os dois são manifestações de um dos fenômenos ondulatórios abaixo, a a) difração b) refração c) reflexão d) polarização e) ressonância 26. (Unicamp 2012) Raios X, descobertos por Röntgen em 1895, são largamente utilizados como ferramenta de diagnóstico médico por radiografia e tomografia. Além disso, o uso de raios X foi essencial em importantes descobertas científicas, como, por exemplo, na determinação da estrutura do DNA. a) Em um dos métodos usados para gerar raios X, elétrons colidem com um alvo metálico

perdendo energia cinética e gerando fótons de energia E hv,= sendo 34h 6,6 10 J s−= e

v a frequência da radiação. A figura abaixo mostra a intensidade da radiação emitida em

função do comprimento de onda, λ . Se toda a energia cinética de um elétron for convertida

na energia de um fóton, obtemos o fóton de maior energia. Nesse caso, a frequência do fóton torna-se a maior possível, ou seja, acima dela a intensidade emitida é nula. Marque na figura o comprimento de onda correspondente a este caso e calcule a energia cinética dos elétrons incidentes

b) O arranjo atômico de certos materiais pode ser representado por planos paralelos separados

por uma distância d. Quando incidem nestes materiais, os raios X sofrem reflexão especular, como ilustra a figura abaixo. Uma situação em que ocorre interferência construtiva é aquela

em que a diferença do caminho percorrido por dois raios paralelos, 2 L, é igual a λ , um

comprimento de onda da radiação incidente. Qual a distância d entre planos para os quais

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foi observada interferência construtiva em 14,5θ = usando-se raios X de 0,15nm?λ =

Dados: sen14,5 0,25 = e cos14,5 0,97. =

27. (Ufmg 2012) Dois alto-falantes idênticos, bem pequenos, estão ligados o mesmo amplificador e emitem ondas sonoras em fase, em uma só frequência, com a mesma intensidade, como mostrado nesta figura:

Igor está posicionado no ponto O, equidistante dos dois alto-falantes, e escuta o som com grande intensidade. Ele começa a andar ao longo da linha paralela aos alto-falantes e percebe que o som vai diminuindo de intensidade, passa por um mínimo e, depois, aumenta novamente. Quando Igor chega ao ponto M, a 1,0 m do ponto O, a intensidade do som alcança, de novo, o valor máximo. Em seguida, Igor mede a distância entre o ponto M e cada um dos alto-falantes e encontra 8,0 m e 10,0 m. como indicado na figura. a) Explique por que, ao longo da linha OM, a intensidade do som varia da forma descrita e

calcule o comprimento de onda do som emitido pelos alto-falantes. b) Se a frequência emitida pelos alto-falantes aumentar, o ponto M estará mais distante ou

mais próximo do ponto O? Justifique sua resposta. 28. (Ufrgs 2011) 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.

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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)

b)

c)

d)

e) 29. (Unimontes 2011) A figura abaixo representa uma forma senoidal num gráfico y (deslocamento vertical) versus x (deslocamento horizontal), como uma fotografia de uma corda, na qual se propaga uma onda estacionária. Estão destacadas, na figura, duas grandezas, enumeradas por 1 e 2.

É correto afirmar: a) A grandeza 1 é a amplitude e a 2 é o comprimento de onda. b) Se o eixo horizontal do gráfico representasse o tempo, a grandeza 1 seria o período. c) A grandeza 1 é o período e a 2 é a frequência. d) Se o eixo horizontal do gráfico representasse o tempo, a grandeza 2 seria a frequência. 30. (Ufrgs 2011) Em cada uma das imagens abaixo, um trem de ondas planas move-se a partir da esquerda.

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Os fenômenos ondulatórios apresentados nas figuras 1, 2 e 3 são, respectivamente, a) refração – interferência - difração. b) difração – interferência - refração. c) interferência - difração -refração. d) difração - refração - interferência. e) interferência - refração - difração. 31. (Ufsm 2011) Na figura a seguir, é representado o espectro eletromagnético, nome dado ao ordenamento das ondas eletromagnéticas por frequência ou por comprimento de onda. A luz visível corresponde a uma fatia estreita desse espectro.

Analise, então, as afirmativas: I. Todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade no vácuo. II. A frequência das ondas de rádio é menor que a frequência da luz visível. III. A frequência da luz conhecida como infravermelho pode provocar bronzeamento e causar o

câncer de pele. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III. 32. (Ufrgs 2010) Considere as seguintes afirmações sobre fenômenos ondulatórios e suas

características.

I. A difração ocorre apenas com ondas sonoras.

II. A interferência ocorre apenas com ondas eletromagnéticas.

III. A polarização ocorre apenas com ondas transversais.

Quais estão corretas?

a) Apenas I.

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b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) I, II e III. 33. (Ufla 2010) Apresentam‐se a seguir, quatro proposições relativas à Óptica Física.

I – Ao passar do ar para a água, a luz sofre alteração na velocidade de propagação e no

comprimento de onda.

II – Um observador enxerga diferentes cores diante de uma pintura a óleo, iluminada por uma

luz policromática, basicamente porque os fenômenos ondulatórios envolvidos são a

refração e a difração.

III – O fenômeno da interferência pode ser observado em ondas eletromagnéticas, mas não em

ondas mecânicas sonoras.

IV – A polarização da luz permite concluir que ela se constitui de uma onda longitudinal e uma

das aplicações da luz polarizada está nos faróis de automóveis.

É CORRETO afirmar que

a) somente a proposição I é correta. b) somente as proposições I, II e IV são corretas. c) somente as proposições II e IV são corretas. d) somente as proposições I e III são corretas. 34. (G1 - cftmg 2010) A polarização NÃO se aplica às ondas

a) eletromagnéticas dos telefones celulares. b) mecânicas transversais na superfície da água. c) sonoras no ar em um dia de inverno muito seco. d) luminosas provenientes do Sol até o planeta Terra. 35. (Enem 2ª aplicação 2010) Ao contrário dos rádios comuns (AM ou FM), em que uma única antena transmissora é capaz de alcançar toda a cidade, os celulares necessitam de várias antenas para cobrir um vasto território. No caso dos rádios FM, a frequência de transmissão está na faixa dos MHz (ondas de rádio), enquanto, para os celulares, a frequência está na casa dos GHz (micro-ondas). Quando comparado aos rádios comuns, o alcance de um celular é muito menor. Considerando-se as informações do texto, o fator que possibilita essa diferença entre propagação das ondas de rádio e as de micro-ondas é que as ondas de rádio são a) facilmente absorvidas na camada da atmosfera superior conhecida como ionosfera. b) capazes de contornar uma diversidade de obstáculos como árvores, edifícios e pequenas

elevações. c) mais refratadas pela atmosfera terrestre, que apresenta maior índice de refração para as

ondas de rádio. d) menos atenuadas por interferência, pois o número de aparelhos que utilizam ondas de rádio

é menor. e) constituídas por pequenos comprimentos de onda que lhes conferem um alto poder de

penetração em materiais de baixa densidade. 36. (Enem 2010) As ondas eletromagnéticas, como a luz visível e as ondas de rádio, viajam em linha reta em um meio homogêneo. Então, as ondas de rádio emitidas na região litorânea do Brasil não alcançariam a região amazônica do Brasil por causa da curvatura da Terra. Entretanto sabemos que é possível transmitir ondas de rádio entre essas localidades devido à ionosfera.

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Com ajuda da ionosfera, a transmissão de ondas planas entre o litoral do Brasil e a região amazônica é possível por meio da a) reflexão. b) refração. c) difração. d) polarização. e) interferência. 37. (Ufg 2010) A coloração do céu deve-se à dispersão da luz do Sol pelas partículas que compõem a atmosfera. Observamos que o céu é azul exceto quando o Sol encontra-se na linha do horizonte, no crepúsculo, quando sua cor é avermelhada. Lord Rayleigh mostrou que a intensidade I de luz espalhada é proporcional à quarta potência da frequência (I f 4). O comprimento de onda do azul e do vermelho são, respectivamente, da ordem de 400 nm e 720 nm. A razão entre as intensidades dispersadas da luz azul pela da vermelha é de, aproximadamente, a) 0,1 b) 0,3 c) 1,8 d) 3,2 e) 10,5 38. (Ufg 2010) Um feixe de luz branca, ao atravessar um prisma, decompõe-se em suas componentes monocromáticas por causa do efeito da dispersão. A componente que apresenta maior desvio da direção original é aquela que possui a) maior amplitude. b) menor comprimento de onda. c) menor índice de refração. d) menor frequência. e) maior velocidade. 39. (Ufmg 2010) Na Figura I, estão representados os pulsos P e Q, que estão se propagando

em uma corda e se aproximam um do outro com velocidades de mesmo módulo.

Na Figura II, está representado o pulso P, em um instante t, posterior, caso ele estivesse se

propagando sozinho.

A partir da análise dessas informações, assinale a alternativa em que a forma da corda no

instante t está CORRETAMENTE representada.

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a)

b)

c)

d) 40. (Enem 2009) O progresso da tecnologia introduziu diversos artefatos geradores de campos

eletromagnéticos. Uma das mais empregadas invenções nessa área são os telefones celulares

e smartphones. As tecnologias de transmissão de celular atualmente em uso no Brasil

contemplam dois sistemas. O primeiro deles é operado entre as frequências de 800 MHz e 900

MHz e constitui os chamados sistemas TDMA/CDMA. Já a tecnologia GSM, ocupa a frequência

de 1.800 MHz.

Considerando que a intensidade de transmissão e o nível de recepção “celular” sejam os

mesmos para as tecnologias de transmissão TDMA/CDMA ou GSM, se um engenheiro tiver de

escolher entre as duas tecnologias para obter a mesma cobertura, levando em consideração

apenas o número de antenas em uma região, ele deverá escolher:

a) a tecnologia GSM, pois é a que opera com ondas de maior comprimento de onda. b) a tecnologia TDMA/CDMA, pois é a que apresenta Efeito Doppler mais pronunciado. c) a tecnologia GSM, pois é a que utiliza ondas que se propagam com maior velocidade. d) qualquer uma das duas, pois as diferenças nas frequências são compensadas pelas

diferenças nos comprimentos de onda. e) qualquer uma das duas, pois nesse caso as intensidades decaem igualmente da mesma

forma, independentemente da frequência.

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Gabarito: Resposta da questão 1: 08 + 16 + 32 = 56. [01] Incorreta. De acordo com o texto, o cristal semicondutor apresenta baixa resistividade. A

condutividade é o inverso da resistividade. Portanto, o cristal semicondutor apresenta alta condutividade.

[02] Incorreta. A radiação não ionizante emitida pelos aparelhos de telefone celular, situada no

espectro eletromagnético entre as faixas de radiação infravermelha e as de ondas de rádio, é a faixa das micro-ondas e tem frequência menor do que a frequência da luz visível, conforme mostra o esquema.

[04] Incorreta. De acordo com o enunciado a energia transportada é diretamente proporcional

à frequência da radiação eletromagnética não ionizante.

[08] Correta. 2 6 4f 0,01 MHz 10 10 10 Hz 10.000 Hz.−= = = =

[16] Correta. As células fotovoltaicas de filme fino, denominadas comercialmente de CIGS,

fabricadas com Cu, In, Ga e Se, contêm dois metais de um mesmo período (selênio (ametal), gálio (metal) e cobre (metal) estão no quarto período da tabela periódica) e têm, como elemento de maior eletronegatividade, o selênio que está posicionado mais a direita no período e apresenta menor raio atômico.

[32] Correta. Som é onda mecânica e longitudinal, enquanto que ondas eletromagnéticas são transversais. Resposta da questão 2:

Dados: 3

v 340 m/s; f 60 kHz 60 10 Hz; t 2 s.Δ= = = =

O comprimento do inseto (L) é próximo ao comprimento de onda ( ).λ

3

3

v 340L L 5,7 10 m L 5,7 mm.

f 60 10λ − = =

O comprimento (d) da caverna é igual à metade da distância percorrida pela onda em 0,2 s.

v t 340 0,2d d 34 m.

2 2

Δ = = =

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Resposta da questão 3: [B] Justificando as afirmativas incorretas: [I] A frequência depende somente da fonte do feixe luminoso. Quando um feixe passa de um

meio para outro (refração) a fonte é a mesma e por isso a frequência permanece constante. [III] O fenômeno da dispersão ocorre exatamente quando a velocidade de propagação de um

meio depende da frequência. As afirmativas [II] e [IV] estão corretas, portanto a resposta é a [B]. Resposta da questão 4: [D] A ocorrência de eclipse solar evidencia a propagação retilínea da luz no espaço.

Resposta da questão 5:

( )2 2902 d

t t 0,4 s.v 1.450

Δ Δ= = =

Resposta da questão 6: [D] A luz propaga-se através de dois campos, um elétrico e outro magnético, perpendiculares entre si e a direção de polarização é definida como a direção do campo elétrico da onda. Resposta da questão 7: [A] Esta questão exemplifica o experimento da fenda dupla, onde um feixe de elétrons possui comportamento de interferência construtiva e destrutiva após a passagem pelas fendas, produzindo um padrão de interferência como obtido por ondas. A figura que representa esse comportamento corresponde à alternativa [A]. Resposta da questão 8: [C]

9 9c A BDados: n 1,5; 480 nm 480 10 m; 600 nm 600 10 m; 3 .λ λ α− −= = = = = =

Quando o sentido de propagação da luz é do menos para o mais refringente, a reflexão ocorre com inversão de fase e quando é do mais para o menos refringente, não ocorre inversão de

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fase na reflexão. Assim o raio A reflete com inversão de fase e o raio B, sem inversão de fase. Portanto, esses raios refletidos estão em oposição de fases. Assim, a interferência destrutiva ocorre para uma

diferença de percurso ( )xΔ igual a um número par (p) de meios comprimentos de onda.

Como o ângulo é pequeno:

( )c cx 2d p d p . I2 4

λ λΔ = = =

Para ângulos pequenos, expressos em radianos ( 10 ),α podemos fazer:

( )radd 3

tg sen d L . IIL 180 60

π πα α α

= = = =

De (I) e (II):

( )c cc

15p L L p L 5 p . III

4 60 3

λ λπλ= = =

Supondo que o índice de refração seja o mesmo para as duas radiações, da ondulatória vem:

( )( )c

c cc c c

1n . IV

n n n

λλ λλ λ

λ= = =

(IV) em (III):

( )c

5 pL . V

n

λ=

Para um mesmo valor de L ocorre a interferência destrutiva dos dois raios para dois números

pares Ap e Bp .

Então, em (V):

9A A B B A B A

B A9c c B A B

5 p 5 p p p600 10 5 4 p p .

n n p p 4 5480 10

λ λ λ

λ

= = = = =

Como Ap e Bp são números inteiros (pares), os valores de pA deverão ser múltiplos de 10.

Assim, voltando em (V):

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( )

96

A 1 1

96

A 2 1

6 62 1

5 10 480 10p 10 L L 16 10 m

1,5

5 20 480 10p 20 L L 32 10 m

1,5

L L L 32 16 10 L 16 10 m

L 16 m.

Δ Δ

Δ μ

−−

−−

− −

= = =

= = =

= − − =

=

Resposta da questão 9: [B] Comentário: A alternativa [B] deveria especificar que a lupa está sendo usada no ar; na alternativa [E], o termo bem próximos é muito vago. Deveria ser trocado por: ... entre o foco e o vértice. Espera-se sempre que uma lupa seja usada no ar. Então, o índice de refração do material de que ela é feita é maior que o do meio. Sendo uma lente de borda fina, ela deve ser convergente. Resposta da questão 10: [E] Cada modo de oscilação de uma onda estacionária, que se forma em uma corda esticada, pode ser considerado uma consequência da interferência de duas ondas senoidais idênticas que se propagam em sentidos opostos. Resposta da questão 11: [E] Para ocorrer máxima absorção de energia, o circuito receptor deve oscilar com a mesma frequência das ondas emitidas pela fonte, a estação de rádio ou o canal de TV. Isso caracteriza o fenômeno da ressonância. Resposta da questão 12: [A] Calculando o comprimento de onda do som mais agudo:

v 3400,085 m 8,5 cm.

f 4.000λ = = = =

Como os corpos e as cabeças das pessoas à frente do músico têm dimensões maiores que o comprimento de onda dos sons mais agudos, a difração é dificultada por esses obstáculos, causando diferenciação na percepção desses sons. Resposta da questão 13: [C] Quando pulsos de uma certa frequência atingem um sistema que tem vibração natural de mesma frequência, o sistema absorve energia desses pulsos, aumentando a amplitude de vibração, podendo atingir o colapso. A esse fenômeno, dá-se o nome de ressonância.

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Resposta da questão 14: [E] [V] As “partículas” que Feynman menciona são os fótons. [V] A grandeza característica da onda que permite calcular a energia dessas “partículas” é sua

frequência ,ν através da relação E h .ν=

[F] O efeito fotoelétrico coloca em evidência o caráter corpuscular da luz. [F] Interferência e difração são fenômenos exclusivamente ondulatórios. Resposta da questão 15: [A] Dados: v = 330 m/s; f = 440 Hz. Se o Sr. Rubinato não está mais ouvindo o Lá é porque está ocorrendo interferência destrutiva. Para que ocorra tal fenômeno é necessário que a diferença de percurso entre o ouvinte e as

duas fontes ( no caso, ) seja um número ímpar (i) de meios comprimentos de onda. O menor

valor de é para i = 1.

v330f 0,375 m

2 2 2 400

38 cm.

= = = =

=

Resposta da questão 16: [B] Quando uma onda de frequência f atinge um sistema de frequência vibração natural também igual a f, esse sistema absorve energia da onda, aumentando a amplitude de vibração das partículas, podendo chegar ao colapso. Esse fenômeno é chamado ressonância. Resposta da questão 17: [D] Na refração não há alteração de frequência. Pelo fato do índice de refração ser maior do que o do ar a velocidade é menor. Consequentemente, o comprimento de onda é menor. Resposta da questão 18: [C] I. Errado. A frequência é determinada pela fonte. A velocidade é propriedade do meio. II. Errado. A velocidade depende do meio e a frequência, não. Portanto, o comprimento de

onda varia. III. Verdadeiro, pois o raio refratado afasta-se da normal. Resposta da questão 19: [C] Quando um sistema que tem frequência de vibração natural f é atingido por uma onda de mesma frequência, o sistema absorve energia dessa onda, aumentando sua amplitude de vibração. A esse fenômeno dá-se o nome de ressonância. Resposta da questão 20: [C]

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Questão relacionada à Superposição de ondas com a possibilidade de ocorrer Interferência Construtiva ou Destrutiva. Quando a Interferência é Construtiva temos a intensidade máxima da onda, pois as suas intensidades se somam e a diferença de caminho entre as duas ondas representa um múltiplo natural do comprimento de onda.

L n (n )Δ λ=

E quando a Interferência for Destrutiva, as intensidades se anulam na soma das ondas acontecendo nos casos em que a diferença de caminho entre as duas ondas seja um múltiplo natural da metade do comprimento de onda.

*L (2n 1) (n )2

λΔ = −

Sendo assim, o único gráfico que se encaixa nestas descrições é o da alternativa [C]. Resposta da questão 21: [E] Os receptores de rádio possuem filtros passa-faixa, selecionando a frequência a ser decodificada (onda portadora). Havendo mais de um emissor operando em frequências próximas, poderá haver interferência. Resposta da questão 22: [B]

Dados: = = = = 9 8arn 1; n 1,5; f 2,5 10 Hz; c 3 10 m / s.

Na refração não ocorre inversão de fase. Na reflexão ocorre inversão de fase quando o sentido de propagação é do meio menos para o meio mais refringente, mas não ocorre quando for do meio mais para o menos refringente. Assim, na primeira incidência (ar-prato), o raio refletido sofre inversão de fase, mas o raio refratado no prato não sofre inversão de fase; na segunda incidência (prato-ar) o raio refletido não sofre inversão de fase. Portanto, a diferença de fases entre os dois raios refletidos, quando

se propagando novamente no ar, é radπ , o que corresponde a meio comprimento de onda

2

λ, ou seja, os dois raios estão em oposição de fases. A diferença de percurso entre eles é

=x 2dΔ , sendo d a espessura do prato.

Calculando o comprimento de onda no prato:

= = = = = = =

8

9

c c c 3 10n n 0,08 m 8 cm.

v f f n 2,5 10 1,5λ λ

λ

Para que a reflexão seja máxima, deve haver interferência construtiva entre os raios refletidos. Como eles estão em oposição de fases, a diferença de percurso deve ser múltipla de um número ímpar de meios comprimentos de onda.

( )= = = =x n 2 d n d n n 1; 2; 3... .2 2 4

λ λ λΔ

A espessura do prato é mínima quando n = 1. Então:

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= = =8

d 1 d d 2 cm. 4 4

λ

Resposta da questão 23: [B] Os filtros solares absorvem parte da radiação, diminuindo a Intensidade da radiação que atinge a pele. Resposta da questão 24: [C] A velocidade de propagação de uma onda é determinada pelas condições do meio e pela natureza dessa onda (mecânica ou eletromagnética), independente da frequência. Resposta da questão 25: [C] Quanto ao eco sonoro, o fenômeno envolvido é a reflexão. Porém afirmar que a visão é um fenômeno de reflexão é muito vago, pois a luz, após refletir-se nos objetos sofre refração ao penetrar nos olhos. Resposta da questão 26:

a) Dados: h = 6,610-34 Js; .νE =h

De acordo com o obtido na expressão abaixo elétc

E hλ

=

, a energia é inversamente

proporcional ao comprimento de onda. Conforme indica a figura, o menor comprimento de

onda é 3010-12 m.

elét fóton 834

elét 12

15elét

E E h c 3 10

E h 6,6 10 cc 30 10

E 6,6 10 J.

ν

λλ ν νλ

= =

= = = =

=

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b) Dados: 92L L /2; 0,15nm 0,15 10 m; sen 14,5 0,25 e cos 14,5 0,97.λ λ λ −= = = = = =

Da figura dada:

L 2sen sen d .d d 2d 2 sen

λλ λ

θ θθ

= = = =

Substituindo valores:

9100,15 10

d d 3 10 m.2 0,25

−−

= =

Resposta da questão 27:

a) Dados: x1 = 10 m; x2 = 8 m; d = 1 m. Ao longo da linha OM, há pontos onde ocorre interferência construtiva (som de intensidade máxima) e pontos onde ocorre interferência destrutiva (som de intensidade mínima). Percorrendo essa linha, entre um ponto de intensidade máxima e um de intensidade mínima, o som vai gradativamente diminuindo de intensidade.

Para que ocorra interferência construtiva, o módulo da diferença de distâncias do ponto até

cada fonte ( )1 2x | x xΔ = − deve ser um número par de meio comprimento de onda:

x p .2

λΔ

=

Para o ponto O, equidistante das fontes, x 0.Δ =

Para o ponto M, próximo ponto de interferência construtiva, x 2 x .2

λΔ Δ λ= =

Então:

1 2x x 10 8 2 m.λ λ λ− = − = =

b) Analisemos o que ocorre com o aumento da frequência.

Da equação fundamental da ondulatória:

vv f .

fλ λ= =

Como a velocidade é constante, se a frequência aumenta, o comprimento de onda diminui,

diminuindo o módulo da diferença x. Para tal, x1 diminui e x2 aumenta; consequentemente, o ponto M estará mais próximo do ponto O. Resposta da questão 28: [E] O pulso refratado nunca sofre inversão de fase. O refletido sofre inversão quando o sentido de propagação é da corda mais densa para a menos densa. Para cordas, a mais densa é mais refringente, portanto, no caso, a velocidade do pulso refratado diminui. Há, realmente, várias falhas na questão: 1ª) Em relação ao pulso incidente, a amplitude do pulso refletido deveria ser menor, pois, para

ondas mecânicas, a energia transportada depende da amplitude. Verificando com régua, isso não ocorre em nenhuma das figuras mostradas.

2ª) Em relação ao pulso incidente, o comprimento do pulso refratado deveria ser menor, pois a velocidade diminui.

3ª) Em relação à fronteira de separação das duas cordas, após a chegada do pulso incidente, o pulso refratado deveria percorrer menor distância que o pulso refletido, pois a velocidade diminui. Isso também não ocorre. Aliás, ocorre exatamente o contrário, o pulso refratado percorre distância maior.

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Rigorosamente, não há opção correta. Porém, em provas de múltipla escolha, tem-se sempre que assinalar alguma das opções. Ficamos com a menos ruim, [E]. Resposta da questão 29: [B] Se o eixo horizontal do gráfico representasse o tempo, a grandeza 1 seria o período (tempo para uma oscilação completa). Resposta da questão 30: [B]

No primeiro caso, a onda está contornando o obstáculo → difração.

No segundo caso, após haver difração nas fendas, as ondas estão interferindo → interferência. No terceiro caso, houve uma mudança de comprimento de onda devido à mudança de

velocidade e de meio, o que caracteriza uma refração → refração. Resposta da questão 31: [D] I. Correta. No vácuo todas as radiações eletromagnéticas propagam-se com velocidade

8c 3 10 m / s= .

II. Correta. Pela tabela dada. III. Incorreta. O bronzeamento e câncer de pela são causados por raios ultravioleta. Resposta da questão 32: [C] Resposta da questão 33: [A]

(I) Correta. A lei de Snell afirma que, para esse caso: água água ar

ar ar água

v n

v n

= =

.

Como nar < nágua vágua < var e água < ar.

(II) Incorreta. Ele enxerga porque basicamente ocorre reflexão difusa da luz ao incidir no

quadro e refração nos olhos dele.

(III) Incorreta. Interferência pode ocorrer tanto em ondas mecânicas, como em ondas

eletromagnéticas.

IV) Incorreta. A polarização da luz somente ocorre em ondas transversais. Como a luz pode ser polarizada, ela é uma onda transversal. Resposta da questão 34: [C] Apenas ondas transversais podem ser polarizadas. Todas as ondas eletromagnéticas são transversais. As ondas sonoras são longitudinais, não podendo, portanto, ser polarizadas.

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Resposta da questão 35: [B] De acordo com a equação fundamental da ondulatória:

v = f v

f = , sendo: v = 3 108 m/s.

Avaliando os comprimentos de onda para as duas frequências:

– Micro-ondas: fMicro 109 Hz Micrfo 8

9

3 10

10

Micro = 0,3 m = 30 cm.

– Rádio: fRádio 106 Hz fRádio 8

6

3 10

10

rádio 300 m.

Uma onda é capaz de contornar obstáculos ou atravessar fendas. A esse fenômeno dá-se o nome de difração. Sabe-se que a difração é mais acentuada quando o obstáculo ou a fenda tem a mesma ordem de grandeza do comprimento de onda. No caso, os obstáculos são edifícios, árvores, ou pequenos montes, cujas dimensões estão mais próximas do comprimento de onda das ondas de rádio, que, por isso, têm a difração favorecida. Resposta da questão 36: [A] As ondas de rádio refletem-se na ionosfera, podendo assim contornar a curvatura da Terra, como indicado na figura abaixo.

Resposta da questão 37: [E] Sejam IA e IV, as intensidades dispersadas por cada uma das radiações azul e vermelha, respectivamente. Da equação fundamental da ondulatória:

v = f f = v

.

Conforme o enunciado:

( )4 4 4 4

4A A V V

V V A A

I f v 7201,8

I f v 400

= = = = =

A

B

I10,5.

I=

Resposta da questão 38: [B]

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A sequência crescente de desvio das componentes da luz branca na dispersão é a apresentada abaixo: Vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta. A radiação que apresenta maior desvio é a violeta, que é a de maior frequência, de menor velocidade no prisma e de menor comprimento de onda. Resposta da questão 39:

[D]

Notamos que a crista do pulso P deslocou 30 unidades (de 30 até 60) para a direita. Como as velocidades têm mesmo módulo, a crista do pulso Q também deslocou 30 unidades, mas para esquerda, atingindo, então, a posição 80. Resposta da questão 40: [E] Esse tipo de questão envolve conceitos que estão fora do programa do Ensino Médio, como

por exemplo, Efeito Doppler em ondas eletromagnéticas. A intenção do examinador é apenas

intimidar o candidato, pois a opção correta está sempre óbvia, ou se chega a ela por exclusão.

Em todo caso, comentemos:

a) Errada. GSM apresenta maior frequência, portanto menor comprimento de onda.

b) Errada. Para ondas eletromagnéticas o Efeito Doppler só é significativo quando a velocidade

relativa entre emissor e receptor tem valor não desprezível, quando comparado à velocidade

da luz.

c) Errada. A velocidade de propagação é a mesma, pois ambas as tecnologias operam com

ondas eletromagnéticas.

d) Errada. A intensidade recebida pela antena depende só da potência da fonte e da distância

da antena à fonte.

e) Correta.