Balançando um barco, uma criança produz ondas de superfície na água de um lago, anteriormente em repouso. Observa-se que o barco executa 12 oscilações em
e que uma determinada crista de onda alcança a margem, distante 15
, em
. Obtenha
a freqüência,
a velocidade e
o comprimento das ondas.
Passo 1
Vamos resumir o problema: uma criança está balançando um barco que gera ondas na água de um lago em repouso. O barco realiza 12 oscilações em 30 segundos, e uma crista de onda leva 5 segundos para percorrer 15 metros até a margem. Precisamos encontrar:
(a) A frequência das oscilações,
(b) A velocidade das ondas,
© O comprimento das ondas.
Para resolver isso, vamos usar os conceitos de frequência, velocidade e comprimento de onda.
Passo 2
Parte (a): Encontrar a frequência
A frequência (
) é o número de oscilações que acontecem por segundo. Para calcular isso, usamos a fórmula:
Aqui, temos 12 oscilações em 30 segundos. Então:
Explicação: A unidade Hertz (Hz) representa oscilações por segundo. Portanto, uma frequência de 0,4 Hz significa que há 0,4 oscilações a cada segundo.
Passo 3
Parte (b): Encontrar a velocidade das ondas
A velocidade (
) das ondas é dada pela distância que a onda percorre dividida pelo tempo que leva para percorrer essa distância. A f��rmula é:
Aqui, a crista da onda percorre 15 metros em 5 segundos. Então:
Explicação: Isso significa que a onda está se movendo a uma velocidade de 3 metros por segundo em direção à margem.
Passo 4
Parte ©: Encontrar o comprimento das ondas
O comprimento de onda (
) é a distância entre duas cristas consecutivas da onda. Para encontrar
, usamos a relação entre velocidade, frequência e comprimento de onda:
Queremos encontrar
, então rearranjamos a fórmula:
Já calculamos
e
. Substituindo esses valores:
Explicação: Isso significa que cada onda tem um comprimento de 7,5 metros entre duas cristas consecutivas.
Resposta
(a) A frequência das oscilações é
.
(b) A velocidade das ondas é
.
© O comprimento das ondas é
.
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