P2 de Física 2 da UFRJ - 2013.2

Duas ondas harmônicas viajam ao longo da mesma corda. As ondas têm mesmas velocidade e frequência, porém constante de fase e amplitude diferentes. Sabendo que e usando o princípio da superposição, podemos concluir que a amplitude resultante será tal que:

Uma corda de violino de comprimento de vibra no seu modo fundamental com uma frequência de . Sabendo que a velocidade do som no ar é , qual é o comprimento da onda que irá alcançar os seus ouvidos?

Um bloco maciço de volume e densidade é mantido submerso num líquido de densidade uniforme por meio de um cabo (vide a figura abaixo). É dado o módulo da aceleração gravitacional . Observação: e são os vetores unitários na horizontal e vertical, conforme indicado na figura. Resposta aos itens abaixo, em função dos dados:

1. Suponha neste item que o recipiente contém liquido e o bloco esteja em repouso em um referencial inercial.
1. Qual o empuxo que o liquido faz sobre o bloco?
2. Determine a tensão que o cabo exerce sobre o bloco a partir da 2ª Lei de Newton.

Uma barra homogênea de massa e comprimento é presa por uma de suas extremidades e posta para oscilar como um pêndulo físico sob ação da gravidade . Sabendo que o momento de inércia da barra em relação à sua extremidade é , resolva os itens a seguir:

1. Deduza a equação de movimento para arbitrário e diga qual a condição (se houver) para o movimento harmônico. Neste caso, qual será a frequência das oscilações?
2. Resolva a equação do oscilador harmônico sabendo que o pendulo é inicialmente solto do repouso com ângulo igual a em relação à posição de equilíbrio.
3. Adimita agora que haja um torque dissipativo que seja proporcional à velocidade angular, isto é, , onde é uma constante positiva. Escreva a nova equação de movimento e deduza qual deve ser a condição satisfeita por para que haja amortecimento subcritico. Não é necessário resolver esta nova equação de movimento.

Um aquário é preenchido com água e posteriormente colocado sobre um plano inclinado muito longo que faz um angulo em relação à horizontal. Considere separadamente as situações nas quais o aquário:

1. Desce o plano inclinado com velocidade constante
2. Desce o plano inclinado com aceleração constante
3. É mantido em repouso sobre o plano inclinado

Podemos afirmar que a superfície livre da água é plana e horizontal nos casos.

1. Apenas
2. Apenas
3. Apenas
4. Apenas e
5. Apenas e
6. Apenas e
7. , e
8. Em nenhum dos casos

Duas ondas harmônicas se propagam em sentidos opostos na mesma corda com a mesma frequência. É correto afirmar que:

1. As duas ondas possuem a mesma velocidade.
2. Quando as ondas se encontrarem, haverá interferência construtiva se a diferença de fase entre elas for de
3. Como possuem a mesma frequência, a onda que tem maior potência média é aquela que tem maior amplitude.
4. Somente a primeira e a terceira alternativas estão corretas
5. Todas as alternativas estão corretas.

Considere um sistema massa-mola sujeito a uma força externa senoidal, com amplitude, frequência e constante de fase fixa. Marque a alternativa que descreve um procedimento para minimizar os efeitos de ressonância.

1. Aumentar a constante de amortecimento do oscilador
2. Diminuir a amplitude inicial do oscilador
3. Garantir que o oscilador esteja inicialmente defasado em relação a força externa
4. Trocar a mola para que a frequência natural do sistema seja igual à da força externa
5. Diminui a constante de amortecimento do oscilador

Considere as seguintes afirmações:

1. Quando um cano sofre redução em seu diâmetro, a velocidade e a pressão do fluido incompressível em seu interior aumenta, pois o fluido carrega mais momento linear.
2. O jato d’água que vai de uma torneira fica mais estreito a medida em que avança.
3. A expressão pode não ser constante ao longo de uma linha de corrente de um fluido compressível, pois depende da conservação das energias cinéticas e gravitacional.

São verdadeiras:

1. Apenas a
2. Apenas a
3. Apenas a
4. Apenas a e a
5. Apenas a e a
6. Apenas a e a
7. Todas
8. Nenhuma

Um confeiteiro tem na sua gaveta duas seringas para inserir recheio de mel em um bolinho. Ambas têm o mesmo comprimento, mas uma delas tem diâmetro interno e a outra tem diâmetro . Podemos afirmar que:

1. Se ele escolher a seringa de diâmetro , ele vai precisar fazer vezes mais pressão para obter a mesma vazão.
2. Se ele escolher a seringa de diâmetro , ele vai precisar fazer vezes menos pressão para obter a mesma vazão.
3. Se ele escolher a seringa de diâmetro , ele vai precisar fazer vezes mais pressão para obter a mesma vazão.
4. Se ele escolher a seringa de diâmetro , ele vai precisar fazer vezes mais pressão para obter a mesma vazão.
5. Não importa o diâmetro; a vazão em ambas será a mesma quando submetidas à mesma pressão.

Um avião está voando em trajetória retilínea a uma altitude constante. De repente, ele é atingido por uma rajada de vento que faz força sobre sua parte frontal. O nariz do avião começa a oscilar por um dado período de tempo, assustando os passageiros, mas aos poucos a oscilação cessa e o avião volta a sua posição de equilíbrio. A situação apresentada representa:

1. Um regime de oscilações não amortecidas, o avião oscila em movimento harmônico simples.
2. Um regime de oscilações amortecidas, o avião oscila no regime subcrítico.
3. Um regime de oscilações amortecidas, o avião oscila no regime supercrítico.
4. Um regime de oscilações amortecidas, o avião oscila no regime crítico
5. O avião entrou em ressonância com o vento.