2º EE de Física 2 da UFPE - 2017.1

A figura ao lado representa uma onda senoidal em um dado instante de tempo que se propaga da esquerda para direita em uma corda muito longa. Marque a alternativa que mostra as direções e sentidos das velocidades dos elementos de corda posicionados nos pontos A, B, C e D:

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Marque afirmação incorreta.

(a) A onda sonora é uma oscilação na pressão que ocorre na direção ortogonal à direção de propagação da onda.

(b) A escala decibel é uma escala logarítmica, de forma que um som com nível sonoro 70dB tem intensidade cem vezes maior que um som com nível sonoro 50dB.

(c) Na fórmula do efeito Doppler do som no ar, , as velocidades vD (velocidade do detector) e vF (velocidade da fonte) devem ser medidas em um referencial onde o ar está parado.

(d) Se dois materiais distintos têm a mesma densidade mas durezas diferentes, o som se propagará mais rapidamente no material mais duro (ou seja, no material que oferece maior resistência à compressão).

(e) O fenômeno do batimento consiste em uma oscilação de alto período na amplitude sonora por conta da superposição de duas ondas de frequências aproximadamente iguais.

(f) Quanto maior a frequência de uma onda sonora, menor seu comprimento de onda.

A figura ao lado mostra três fontes sonoras pontuais (F1,F2 e F3). As fontes emitem sons idênticos simultaneamente, em todas as direções, com comprimento de onda λ = 16 mm e amplitude Sm = 1 mm. Considere que a distância entre as fontes 1 e 2, e a distância entre as fontes 2 e 3 são iguais a d12 = 24 mm e d23 = 8 mm respectivamente. Dois pontos P e Q são mostrados na figura. Considere que o ponto P se encontra equidistante às fontes 2 e 3. Marque a alternativa que corresponde às amplitudes da onda resultante em P e Q respectivamente:

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

Conforme figura ao lado, um pêndulo é formado por um disco uniforme de massa M sustentado em um plano vertical por um pino situado a uma distância = 3m do centro de massa do disco. O raio do disco é R = 4 m. O pêndulo oscila com uma amplitude angular pequena. Dado que o momento de inércia de um disco homogêneo em relação ao seu centro de massa é , diga qual é a frequência angular de oscilação em rad/s.

a)

b)

c) 2

d)

e)

f)

g)

h)

Um alto-falante de massa m está preso a uma mola executando um movimento oscilatório enquanto emite uma onda sonora de frequência f0 que se propaga com velocidade v0 em direção a um ouvinte parado, como ilustrado na Figura 1. A Figura 2 mostra o deslocamento da mola em função do tempo. Faça o que é solicitado abaixo e deixe suas respostas apenas em termos dos parâmetros fornecidos no texto e nas figuras (m, f0, v0, a, b).

a) Encontre a menor frequência percebida pelo ouvinte.

b) Encontre a energia potencial elástica do sistema massa-mola em função do tempo.

Em um laboratório, um estudante de engenharia é capaz de gerar três tipos de ondas em uma corda:

a) Considerando que o estudante gera apenas as ondas y1 e y2 na corda, responda às perguntas abaixo.

(i) Qual é a amplitude da onda resultante. Demonstre sua resposta.

(ii) A onda resultante na corda é uma onda estacionária? Justifique sua resposta.

(iii) A potência que a onda resultante transmite é maior, menor ou igual à potência transmitida pela onda y1? Justifique sua resposta.

b) Agora, considere que a corda tem suas extremidades fixadas em x = 0 e x = L. O estudante gera apenas as ondas y1 e y3 e observa que uma onda estacionária de 4 ventres (quarto harmônico) é gerada na corda. Escreva a expressão matemática da onda resultante na forma e determine as constates A; a; b; c e d apenas em termos de ym, ω e L.