Lista 8.65: Fenômenos ondulatórios

01. Considere as situações cotidianas apresentadas abaixo.

I – Quando um avião está voando nas vizinhanças de uma casa, algumas vezes a imagem da TV sofre pequenos tremores e fica ligeiramente fora de foco.

II – Uma criança faz bolhas de sabão com auxílio de um canudinho, soprando água na qual se mistura um pouco de sabão. Quando a bolha está crescendo, observa-se uma mudança de cor da película da bolha.

III – Uma pessoa escuta o som que vem de trás do muro.

IV – Uma piscina cheia de água parece mais rasa quando observada de fora.

V – Uma pessoa vê sua imagem na superfície de um lago.

Assinale a sequência que indica corretamente os conceitos físicos utilizados para explicar cada uma das cinco situações.

a) I - Interferência, II - difração, III - difração, IV - interferência, V – difração.

b) I - Difração, II - interferência, III - reflexão, IV - refração, V – refração.

c) I - Difração, II - difração, III - interferência, IV - refração, V – reflexão.

d) I - Reflexão, II - refração, III - reflexão, IV - refração, V – reflexão.

e) I - Interferência, II - interferência, III - difração, IV - refração, V – reflexão.

02. (IFSC) Com base nos princípios da óptica geométrica, analise as afirmativas abaixo.

I. Na reflexão, o raio incidente e o raio refletido estão contidos no mesmo plano que a reta normal, portanto são congruentes.

II. Quando a luz incide numa fronteira separadora de dois meios, pode sofrer reflexão, absorção e refração.

III. Ao observarmos uma pessoa através de um espelho plano, também seremos vistos por ela. Este fenômeno é descrito pelo Princípio da Independência dos Raios Luminosos.

IV. A faixa de frequência de ondas capaz de sensibilizar o olho humano é denominada de espectro visível.

V. Podemos considerar que a “sombra” de uma nuvem projetada sobre o solo é do mesmo tamanho da própria nuvem, devido aos raios solares serem aproximadamente paralelos.

É CORRETO afirmar que

03. (UECE) Considere uma fibra ótica distendida ao longo de uma trajetória sinuosa. Uma das extremidades recebe luz que, através da fibra, sai pela outra extremidade. Note que a fibra não segue uma trajetória retilínea. Essa aparente violação dos conceitos de ótica geométrica, a respeito da propagação retilínea da luz, pode ser explicada da seguinte forma:

a) a luz no interior da fibra viola os princípios da ótica geométrica.

b) a luz percorre trajetórias retilíneas no interior da fibra, sofrendo múltiplas reflexões na superfície da fibra até a saída.

c) a luz no interior da fibra somente se propaga se a fibra estiver disposta em linha reta.

d) a luz sofre refrações múltiplas durante sua propagação, havendo apenas uma reflexão total na saída da fibra.

04. (Enem 2018) A figura representa um prisma óptico, constituído de um material transparente, cujo índice de refração é crescente com a frequência da luz que sobre ele incide. Um feixe luminoso, composto por luzes vermelha, azul e verde, incide na face A, emerge na face B e, após ser refletido por um espelho. Incide num flime para fotografia colorida, revelando três pontos.

Observando os pontos luminosos revelados no flime, de baixo para cima, constatam-se as seguintes cores:

05. (Enem 2014) Ao sintonizarmos uma estação de rádio ou um canal de TV em um aparelho, estamos alterando algumas características elétricas de seu circuito receptor. Das inúmeras ondas eletromagnéticas que chegam simultaneamente ao receptor, somente aquelas que oscilam com determinada frequência resultarão em máxima absorção de energia. O fenômeno descrito é a:

06. (Enem 2011) Ao diminuir o tamanho de um orifício atravessado por um feixe de luz, passa menos luz por intervalo de tempo, e próximo da situação de completo fechamento do orifício, verifica-se que a luz apresenta um comportamento como o ilustrado nas figuras. Sabe-se que o som, dentro de suas particularidades, também pode se comportar dessa forma.

Em qual das situações a seguir está representado o fenômeno descrito no texto?

a) Ao se esconder atrás de um muro, um menino ouve a conversa de seus colegas.

b) Ao gritar diante de um desfiladeiro, uma pessoa ouve a repetição do seu próprio grito.

c) Ao encostar o ouvido no chão, um homem percebe o som de uma locomotiva antes de ouvi-lo pelo ar.

d) Ao ouvir uma ambulância se aproximando, uma pessoa percebe o som mais agudo do que quando aquela se afasta.

e) Ao emitir uma nota musical muito aguda, uma cantora de ópera faz com que uma taça de cristal se despedace.

07. Antes do advento das câmeras frontais nos aparelhos de telefonia móvel, os autorretratos (conhecidos na internet com “selfies”) eram feitos com a pessoa posicionada em frente a um espelho plano e vertical e fotografando sua própria imagem refletida nesse espelho. A depender do motivo, esta prática ainda é utilizada nos dias atuais; porém, um dos problemas em se utilizar esta técnica é que em algumas máquinas fotográficas de foco automático a imagem da pessoa (o próprio fotógrafo) aparece um pouco desfocada na fotografia.

Levando em conta que a imagem de um objeto fica desfocada na fotografia quando a lente da máquina fotográfica não consegue formar sua imagem exatamente na posição do filme/sensor fotográfico, uma explicação física para o efeito de desfocagem descrito é que

a) a refração da luz, ao atravessar a camada de vidro do espelho, provoca um desvio na direção da luz refletida, dificultando sua projeção na posição correta.

b) a imagem da pessoa, por se tratar de um espelho plano, é do tipo virtual e, por isso, não pode ser projetada no filme/sensor fotográfico.

c) a reflexão da luz em espelhos planos ocorre na sua maior parte de maneira difusa, dificultando a formação da imagem em um ponto preciso.

d) boa parte da luz, durante a reflexão no espelho, é absorvida por ele, dificultando o mecanismo de focalização da máquina fotográfica.

e) a máquina fotográfica regula o foco no plano do espelho, sendo que a imagem da pessoa é formada atrás do espelho.

08. (Enem 2010 – PPL) Ao contrário dos rádios comuns (AM ou FM), em que uma única antena transmissora é capaz de alcançar toda a cidade, os celulares necessitam de várias antenas para cobrir um vasto território. No caso dos rádios FM, a frequência de transmissão está na faixa dos MHz (ondas de rádio), enquanto, para os celulares, a frequência está na casa dos GHz (micro-ondas). Quando comparado aos rádios comuns, o alcance de um celular é muito menor.

Considerando-se as informações do texto, o fator que possibilita essa diferença entre propagação das ondas de rádio e as de micro-ondas é que as ondas de rádio são

a) facilmente absorvidas na camada da atmosfera superior conhecida como ionosfera.

b) capazes de contornar uma diversidade de obstáculos como árvores, edifícios e pequenas elevações.

c) mais refratadas pela atmosfera terrestre, que apresenta maior índice de refração para as ondas de rádio.

d) menos atenuadas por interferência, pois o número de aparelhos que utilizam ondas de rádio é menor.

e) constituídas por pequenos comprimentos de onda que lhes conferem um alto poder de penetração em materiais de baixa densidade.

09. (Enem 2010 – PPL) Um garoto que passeia de carro com seu pai pela cidade, ao ouvir o rádio, percebe que a sua estação de rádio preferida, a 94,9 FM, que opera na banda de frequência de megahertz, tem seu sinal de transmissão superposto pela transmissão de uma rádio pirata de mesma frequência que interfere no sinal da emissora do centro em algumas regiões da cidade.

Considerando a situação apresentada, a rádio pirata interfere no sinal da rádio do centro devido à

a) atenuação promovida pelo ar nas radiações emitidas.

b) maior amplitude da radiação emitida pela estação do centro.

c) diferença de intensidade entre as fontes emissoras de ondas.

d) menor potência de transmissão das ondas da emissora pirata.

e) semelhança dos comprimentos de onda das radiações emitidas.

10. (Enem 2013 – PPL) Visando reduzir a poluição sonora de uma cidade, a Câmara de Vereadores aprovou uma lei que impõe o limite máximo de 40 dB (decibéis) para o nível sonoro permitido após as 22 horas. Ao aprovar a referida lei, os vereadores estão limitando qual característica da onda?

11. (Enem 2014 – PPL) Ao assistir a uma apresentação musical, um músico que estava na plateia percebeu que conseguia ouvir quase perfeitamente o som da banda, perdendo um pouco de nitidez nas notas mais agudas. Ele verificou que havia muitas pessoas bem mais altas à sua frente, bloqueando a visão direta do palco e o acesso aos alto-falantes. Sabe-se que a velocidade do som no ar é 340 m/s e que a região de frequências das notas emitidas é de, aproximadamente, 20Hz a 4 000 Hz. Qual fenômeno ondulatório é o principal responsável para que o músico percebesse essa diferenciação do som?

12. (Enem 2018) Alguns modelos mais modernos de fones de ouvido contam com uma fonte de energia elétrica para poderem funcionar. Esses novos fones têm um recurso, denominado “Cancelador de Ruídos Ativo”, constituído de um circuito eletrônico que gera um sinal sonoro semelhante ao sinal externo de frequência fixa. No entanto, para que o cancelamento seja realizado, o sinal sonoro produzido pelo circuito precisa apresentar simultaneamente características específicas bem determinadas.

Quais são as características do sinal gerado pelo circuito desse tipo de fone de ouvido?

a) Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 90° em relação ao sinal externo.

b) Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 180° em relação ao sinal externo.

c) Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e diferença de fase igual a 45° em relação ao sinal externo.

d) Sinal de amplitude maior, mesma frequência e diferença de fase igual a 90° em relação ao sinal externo.

e) Sinal com mesma amplitude, mesma frequência e mesma fase do sinal externo.

13. À medida que a luz solar penetra na água, em locais de grande profundidade, ela vai se transformando em outro tipo de energia (geralmente em energia calorífica). Este fenômeno é conhecido por:

14. À noite, numa sala iluminada, é possível ver os objetos da sala por reflexão numa vidraça melhor do que durante o dia. Isso ocorre porque, à noite:

a) aumenta a parcela de luz refletida pela vidraça.

b) não há luz refletida pela vidraça.

c) diminui a parcela de luz refratada, proveniente do exterior.

d) aumenta a parcela de luz absorvida pela vidraça.

15. O arco-íris é um dos belos fenômenos da natureza cuja explicação é dada a partir do modelo ondulatório da luz. A luz branca, que se propaga no ar, contém todas as frequências do espectro visível se propagando a uma mesma velocidade. Quando essa luz interage com gotículas de água em suspensão na atmosfera, ocorre a formação do arco-íris.

Sobre esse fenômeno, é totalmente CORRETO afirmar que

a) a separação das ondas luminosas com diferentes frequências se deve à variação de temperatura nas gotículas de água.

b) a separação das ondas luminosas com diferentes frequências se deve à forma das gotículas de água.

c) a separação das ondas luminosas com diferentes frequências se deve à variação das frequências dessas ondas nas gotículas de água.

d) a separação das ondas luminosas com diferentes frequências se deve à variação de velocidade dessas ondas nas gotículas de água.

e) a separação das ondas luminosas com diferentes frequências se deve à presença de impurezas nas gotículas de água.

16. (PUC-MG) Para que um ser humano normal perceba o fenômeno “batimento”, gerado por duas ondas, é necessário, entre outras coisas, que tais ondas sejam:

a) eletromagnéticas, de comprimentos de onda bem diferentes, e audíveis.

b) eletromagnéticas, de frequências bem afastadas, e visíveis.

c) mecânicas, de comprimentos de onda idênticos, e audíveis.

d) mecânicas, de frequências bem próximas, e estejam na faixa audível.

e) de amplitudes ligeiramente diferentes, podendo ser de qualquer natureza.

17. O índice de refração de um meio A é 2 para as radiações vermelhas e 3 para as violetas. Dois raios luminosos monocromáticos, um vermelho e outro violeta, de mesmo suporte, incidem na superfície que separa o meio A do ar com ângulo de incidência de 30°. Qual o ângulo formado pelos 2 raios refratados?

18. Um feixe de luz vermelha monocromática de λ = 700 ηm, percorre a água. Qual o seu λ na água? Um mergulhador percebe na água a mesma cor que no ar ou uma cor diferente? Considere n_água = 1,33.

19. (EXAME NACIONAL 2012) Introduziu-se a mesma massa de água em três latas idênticas, Q, R e S, pintadas com tintas diferentes.

As latas, devidamente fechadas com uma rolha atravessada por um termómetro, foram colocadas à mesma distância de uma lâmpada de 100W. Acendeu-se a lâmpada e mediu-se, para cada uma das latas, a temperatura da água nelas contida ao longo de um determinado intervalo de tempo.

A Figura 2 apresenta os esboços dos gráficos traçados a partir dos valores experimentais de temperatura em função do tempo, obtidos na experiência descrita.

19.1. Conclua, justificando, qual das latas terá uma superfície mais refletora.

19.2. A partir de um determinado instante, a temperatura da água contida na lata S manteve-se aproximadamente constante, o que significa que

(A) as taxas temporais de emissão e de reflexão de energia da lata são iguais.

(B) a lata deixou de absorver energia do exterior.

(C) as taxas temporais de emissão e de absorção de energia da lata são iguais.

(D) a lata deixou de emitir energia para o exterior.