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Questão 84 (CFS 1) da EEAR 2024

CFS 1 · Física: Ondas: conceitos e equação fundamental

– Uma onda periódica propaga-se num meio homogêneo I com velocidade v_{\text{I}} e apresenta entre os pontos A e B, pertencentes à onda, uma extensão de 6 m, conforme pode ser visto na figura. Quando esta onda sofre o fenômeno da refração, pode-se observar que a velocidade da onda no novo meio homogêneo II é de 15 m/s e com comprimento de onda de 3 m. Assim, pode-se concluir corretamente que a velocidade v_{\text{I}} tem o valor de _____ m/s.

Entre as alternativas a seguir, assinale aquela que preenche corretamente a lacuna do texto.

Onda transversal senoidal com uma linha horizontal indicando a distância de 6 m entre a primeira crista no ponto A e o segundo vale no ponto B.

  1. A
    10
  2. B
    15
  3. C
    20
  4. D
    30
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Resolução comentada

Na refração a frequência da onda não muda, pois ela depende da fonte. Assim, descobrimos f no meio II e a usamos no meio I.

  1. Meio II: v_{\text{II}} = \lambda_{\text{II}} f, logo f = \dfrac{15}{3} = 5\ \text{Hz}.

  2. Comprimento de onda no meio I, a partir da figura: A está numa crista e B num vale. Da crista A ao vale seguinte são \dfrac{1}{2}\lambda; do vale ao próximo vale, mais \lambda. Pela figura, A (crista) → vale → crista → vale (B). Isso equivale a 1\lambda + \dfrac{1}{2}\lambda = 1{,}5\lambda.

  3. Então 1{,}5\lambda_{\text{I}} = 6, e \lambda_{\text{I}} = 4\ \text{m}.

  4. Velocidade no meio I: v_{\text{I}} = \lambda_{\text{I}} f = 4 \cdot 5 = 20\ \text{m/s}.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa D engana quem toma os 6 m entre A e B como um comprimento de onda; na figura são 1,5 comprimentos de onda.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUsa \lambda_{\text{I}} = 2\ \text{m}, contando errado os ciclos entre A e B.
  • BSupõe que a velocidade não muda na refração, repetindo os 15 m/s do meio II.
  • DUsa \lambda_{\text{I}} = 6\ \text{m}, tomando a distância AB como um comprimento de onda.

Assuntos: Ondas: conceitos e equação fundamental, Fenômenos ondulatórios: interferência, difração e polarização.

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Fonte: EEAR 2024 · CFS 1. Prova oficial ↗