Questão 46 (1º semestre) da UFG 2014

Question

O princípio de funcionamento do forno de micro-ondas é a excitação ressonante das vibrações das moléculas de água contidas nos alimentos. Para evitar a fuga de radiação através da porta de vidro, os fabricantes de fornos de micro-ondas colocam na parte interna do vidro uma grade metálica. Uma condição para que uma onda eletromagnética seja especularmente refletida é que seu comprimento de onda seja maior que o tamanho das irregularidades da superfície refletora. Considerando-se que a frequência de vibração da molécula de água é aproximadamente 2{,}40\text{ GHz} e que o espaçamento da grade é da ordem de 1{,}0\% do comprimento de onda da micro-onda usada, conclui-se que o espaçamento em mm é:

Dados:

c = 3{,}00 \times 10^8\text{ m/s}

A
0,8
B
1,25
C
8
D
80
E
125

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 46 (1º semestre) da UFG 2014

1º semestre · Física: Ondas eletromagnéticas e espectro

O princípio de funcionamento do forno de micro-ondas é a excitação ressonante das vibrações das moléculas de água contidas nos alimentos. Para evitar a fuga de radiação através da porta de vidro, os fabricantes de fornos de micro-ondas colocam na parte interna do vidro uma grade metálica. Uma condição para que uma onda eletromagnética seja especularmente refletida é que seu comprimento de onda seja maior que o tamanho das irregularidades da superfície refletora. Considerando-se que a frequência de vibração da molécula de água é aproximadamente 2{,}40\text{ GHz} e que o espaçamento da grade é da ordem de 1{,}0\% do comprimento de onda da micro-onda usada, conclui-se que o espaçamento em mm é:

Dados:

c = 3{,}00 \times 10^8\text{ m/s}

A
0,8
B
1,25
C
8
D
80
E
125

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

O comprimento de onda de uma onda eletromagnética está ligado à frequência pela relação c = \lambda f, em que c é a velocidade da luz no vácuo (ou no ar).

Comprimento de onda da micro-onda:

\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3{,}00\times 10^{8}}{2{,}40\times 10^{9}} = 0{,}125\ \text{m} = 125\ \text{mm}

O espaçamento da grade é 1{,}0\% desse comprimento de onda:

d = 0{,}01 \times 125\ \text{mm} = 1{,}25\ \text{mm}

Como o espaçamento (1{,}25 mm) é muito menor que \lambda (125 mm), a grade se comporta como uma superfície refletora para a micro-onda, que não atravessa a porta. A luz visível, com \lambda da ordem de 10^{-7} m, é bem menor que o espaçamento e passa, permitindo ver o alimento.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa E engana quem para após calcular λ = 125 mm e esquece de aplicar os 1,0% pedidos para o espaçamento.

Por que as outras alternativas estão erradas

AValor sem relação com o cálculo; resulta de erro na conversão ou na porcentagem.
CCorresponde a cerca de 6,4% de λ, não a 1,0%; erro de porcentagem/conta.
DCorresponde a 64% de λ; erro na porcentagem ou na conta.
EÉ o comprimento de onda (125 mm), esquecendo de tomar 1,0% dele.

Assunto: Ondas eletromagnéticas e espectro.

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Questão 46 no caderno 1ª etapa da UFG 2014

Fonte: UFG 2014 · 1º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗