P2 de Física 2 da UFRJ - 2017.1

Considere dois tubos de mesmo comprimento, um aberto em ambas as extremidades, e o outro, fechado em uma extremidade. Seja o comprimento de onda do primeiro modo normal de vibração do ar no tubo aberto e o comprimento de onda do primeiro modo normal de vibração do ar no tubo com uma extremidade fechada. Considere as afirmações:

4. A pressão é constante nos extremos do tubo aberto e o deslocamento das moléculas de ar, portanto, é nulo.
5. A pressão é constante nos extremos do tubo aberto e o deslocamento das moléculas de ar, portanto, é máximo.

Qual(is) das afirmações acima é(são) verdadeira(s)?

(a) I.

(b) II.

(c) III.

(d) I e IV.

(e) I e V.

(f) II e IV.

(g) II e V.

(h) III e V.

Considere as seguintes afirmações a respeito de osciladores.

I. Qualquer força restauradora pode ser aproximada pela Lei de Hooke para uma região arbitrariamente pequena ao redor do ponto de equilíbrio.

II. Um pêndulo ideal possui sempre o mesmo período qualquer que seja a amplitude de oscilação.

III. Um mesmo pêndulo torcional possui um período de oscilação menor na superfície da Lua do que na superfície da Terra.

Quais destas propriedades são corretas?

(a) Nenhuma.

(b) Apenas (I).

(c) Apenas (II).

(d) Apenas (III).

(e) (I) e (II).

(f) (I) e (III).

(g) (II), (III).

(h) (I), (II) e (III).

Duas massas e são postas para oscilar, presas a molas idênticas, respectivamente com energias e . Sobre os períodos de oscilação , as amplitudes do movimento e sobre as velocidades máximas atingidas , podemos afirmar que

1. , ,
2. , ,
3. , ,
4. , ,
5. , ,
6. , ,
7. , ,
8. , ,

Marque a alternativa VERDADEIRA:

(a) Sons graves e sons agudos são distinguidos pela que chamamos de altura do som. Desde que altura do som é medida pela amplitude, sons mais agudos possui uma amplitude maior do que sons mais graves.

(b) A propriedade que nos permite distinguir a nota lá emitida por um piano e a nota lá emitida por um violão, sendo ambas de mesma frequência é o timbre.

(c) O fenômeno de batimento é causado pela sobreposição de duas ondas de mesma amplitude mas com frequências angulares muito diferente.

(d) A intensidade do som não está diretamente relacionada com a sua amplitude.

(e) Nenhuma das alternativas anteriores.

Uma forma de medir a massa m de um objeto em uma estação espacial é suspendê-la por um sistema elástico. Primeiramente o astronauta mede a frequência de oscilação do sistema elástico com uma massa conhecida. Depois, a massa (desconhecida) é adicionada ao sistema e uma nova medida de frequência, , de oscilação é tomada. Qual o valor da massa em função dos dois valores de frequência medidos?

(a)

(b) .

(c) .

(d) .

(e) Como não há gravidade, enão é possível determinar .

(f) Nenhuma das respostas anteriores.

Duas balanças são constituídas, cada uma, por uma mola e um prato, em que se deposita uma massa a ser medida. Observa-se que para a primeira balança, o prato não oscila, mas a balança demora um certo tempo para marcar o valor correto depois que a massa é posta no prato. Nota-se também que a segunda balança oscila várias vezes antes que o prato pare e esse valor possa ser lido. Assinale a alternativa INCORRETA:

(a) Na primeira balança observa-se um regime de amortecimento crítico ou supercrítico.

(b) Na segunda balança observa-se um regime de amortecimento subcrítico.

(c) Quanto mais amortecido o sistema, menos tempo a balança leva para marcar o valor correto.

(d) Se não houvesse nenhum tipo de amortecimento, a balança poderia oscilar por tempo indeterminado.

(e) O valor da massa altera a frequência natural de oscilação do sistema massa+prato+mola.

Um experimento para medir a velocidade do som consiste em abandonar uma caixa de

som de uma altura determinada h emitindo uma única nota de frequência quando no repouso. Medindo a frequência com que o som da caixa chega a um receptor posicionado no ponto inicial do abandono da caixa, determinamos a expressão de como função da altura da queda e da aceleração da gravidade .

Quanto vale ? O som de frequência é mais grave ou mais agudo que ?

1. , mais grave.
2. , mais agudo.
3. , mais grave.
4. , mais agudo.
5. , mais grave.
6. , mais agudo.
7. , mais grave.
8. , mais agudo.

Duas ondas descritas pelas funções , onde , interferem. Seja a intensidade de uma das ondas. Considere também e como os valores de interferência construtiva máximo e destrutiva mínimo. Em qual dos casos abaixo a intensidade da onda resultante NÃO é igual à ?

(a) , e .

(b.

(c) .

(d) .

(e) .

(f) .

(g) Nenhuma das respostas anteriores.

Uma corda de material homogêneo, de 20 m de comprimento e massa de 2 kg está esticada sob uma tensão de 10 N.

(a) Faz-se oscilar transversalmente uma extremidade da corda, com amplitude de 3 cm e frequência de 5 oscilações por segundo. A posição vertical inicial desta extremidade em t = 0 é 1,5 cm para cima. Escreva, como função do tempo, o deslocamento vertical de um ponto situado à distância x da extremidade que se faz oscilar, após ser atingido pela onda mas antes de que a mesma chegue à outra extremidade. Deixe também explícito qual é a velocidade v de propagação da onda progressiva.

Uma corda de material homogêneo, de 20 m de comprimento e massa de 2 kg está esticada sob uma tensão de 10 N.

(b) Com a corda novamente em repouso, sujeita à mesma tensão e na posição de equilíbrio, amarra-se a extremidade direita a um poste enquanto a esquerda é deslocada 10 cm para cima, com velocidade uniforme entre t = 0 s e t = 0,5 s. Em t = 0,5 s, a mesma extremidade é deslocada para baixo com magnitude da velocidade reduzida à metade até o instante t = 1,5 s e depois mantida fixa na posição de equilíbrio. Faça 2 desenhos, um para a forma da corda no instante t = 1,7 s, outro no instante t = 3,7 s. NÃO é necessário deduzir a solução da equação de onda neste caso.