Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 16.2 - Ex. 15
Uma corda esticada tem uma massa específica linear de e está sujeita a uma tensão de . Uma onda senoidal na corda tem uma amplitude de , uma frequência de e está se propagando no sentido negativo de um eixo . Se a equação da onda é da forma , determine (a) , (b), (c) e (d) o sinal que precede .
Passo 1
Fala aii galerovsk, tudo beleza?
Nesse exercício aqui, o enunciado nos diz que uma corda esticada tem uma massa especifica de e est´sujeita a uma tensão . Sendo a onda, uma onda senoidal com uma amplitude de , uma frequência de e está se propagando no sentido negativo de um eixo , o enunciado quer que a gente encontre, na letra (a), a amplitude da onda.
Sabendo que a equação de onda é da forma:
MASSS, logo de cara o enunciado nos disse que a ,plitude do movimento é de , sedno assim não precisamos fazer nenhuma continha, afinal:
Passo 2
(b) Agora queremos o número de onda , logo precisamos lembrar que a fórmula é dada como:
Então só falta a gente achar o comprimento de onda . Como ele se relaciona com a frequência através da fórmula:
Substituindo isso na equação do número de onda, obtemos que:
A questão já deu a frequência, é , e aí fica faltando só a velocidade. Como o enunciado falou em tensão e massa específica linear, já podemos lembrar logo da fórmula para a velocidade num fio sob ação de uma força:
Só precisamos tomar cuidado com as unidades. A tensão já está em newtons, mas a massa específica está em gramas por centímetro, então vamos converter:
E então:
Agora sim, é só a gente substituir tudo que descobrimos na equação do número de onda , de modo que:
Passo 3
(c) Agora falta a frequência angular , então podemos utilizar a equação:
Sendo assim, obtemos que vale:
Passo 4
(d) Agora pra saber o sinal do é só pensar no sentido de propagação da onda. Podemos lembrar da regrinha:
No nosso caso, a onda se propaga no sentido negativo, então o sinal do é positivo. Portanto:
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d) Positivo.