Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 15.Exercícios - Ex. 18
Uma corda de e peso está amarrada ao teto pela sua extremidade superior, e a inferior sustenta um peso . Quando a corda é puxada suavemente, as ondas que se deslocam para cima obedecem à equação
- Quanto tempo leva para um pulso percorrer toda extensão da corda?
- Qual é o peso ?
- Quantos comprimentos de onda há sobre a corda em qualquer instante?
- Qual é a equação para que as ondas se deslocam para baixo na corda?
Passo 1
Oii pessoal, show de bola??
“A loucura é como a gravidade, só precisa de um empurrãozinhooo...”
Bora empurrar e macetar essa questãozinha comigo agora
- Vamos primeiro resgatar do problema todas as informações, ok? Começando pela equação de onda:
- Agora o problema quer saber o peso . Bom, já sabemos que para ondas em uma corda temos uma relação entre a velocidade de onda e a força peso:
- Para saber quantos comprimentos de onda existem na corda, primeiro precisamos determinar quanto vale esse comprimento de onda, não é?
- Para as ondas que se deslocam para baixo na corda, a única diferença vai ser o sentido da velocidade . O sentido positivo é quando temos , logo, o sentido negativo vai ser quando tivermos na equação de onda:
E temos também que o peso é , sendo assim sua massa é:
Para o ponto em questão
Então juntando tudo isso, e sabendo que a distância percorrida é justamente o comprimento total da corda, podemos determinar o tempo:
Beleza! Vamos pra próxima letra?
Passo 2
Como, claramente, o peso preso na extremidade inferior do fio tem mesma intensidade da tração na corda, podemos escrever da seguinte maneira
Sabemos o peso da corda e o seu comprimento, portanto, podemos obter a densidade linear.
Usaremos letras maiúsculas para denotarmos a massa e peso do fio
Podemos escrever a velocidade como a razão do comprimento do fio pelo tempo de propagação do pulso
Substituindo tudo, temos
Passo 3
Então, borá lá:
E agora temos que a corda tem de comprimento, então basta dividir o tamanho total da corda pelo comprimento de onda para achar quantas ondas completas há nela:
Passo 4
“Faça seus medos terem medo de você”