1 Ex.1)Uma onda longitudinal se propagando em um tubo cheio de gua possui freqncia igual a 3400 Hz e intensidade de 3,0 x 10-6 W/m2. Calcule a Amplitude A e o comprimento de onda desta onda em particular, dado que a densidade da gua 1000 kg/m3 e seu mdulo de compresso de 2,8 x 109 Pa. Justifique para Ganhar Crdito (9,44 x 10-11m; 0,434 m) Amplitude 2 2. . . .21A B I e = ; f . 2t e =

( )2. 2 .2f BIAt = ( )2. 2 .2f BIAt = ( )( )( ) ( )2 963400 . 2 . 10 18 , 2 . 100010 0 , 3 2t xxA= ( )( )6 6610 4 , 456 . 10 47 , 110 0 , 6x xxA= 14610 73 , 610 0 , 6xxA= m x A1110 44 , 9= Ex.2)Uma centelha eltrica salta ao longo de um alinha reta de comprimento L = 10 m, emitindo um pulso sonoro que se propaga radialmente para fora a partir da centelha. (A centelha chamada de fonte linear de som.) A potncia de emisso PMAX = 1,6 x 104 W. Determine qual a intensidade do sim quando ele alcana uma distncia radial r = 12 m a partir da centelha.Justifique para Ganhar Crdito

Ex.3)O motor de um carro de frmula 1, apresenta um rudo caracterstico de um problema para ummecnico.Suponhaquenumaaferiofoipossvelidentificar,paraestasondas,uma LISTA DE EXERCCIOS Ondas e pticaFSICA III 2 amplitudedem,compressibilidadedomeioiguala0,95Bar,frequnciade37Hz,massa especfica do ar de 1,2Kg/m3. Determine a intensidade da onda. Justifique para Ganhar Crdito Intensidade 2 2. . . .21A B I e =;f . 2t e =

( )2 2. 2 . .21A f B I t =( )2 2. 2 . .21A f B I t =( )( ) ( ) ( )2 225 , 0 37 . 2 . 95 , 0 2 , 1 .21t = I( )( )( ) 0625 , 0 10 05 , 54 07 , 1 .213x I =2 3/ 10 76 , 1 m W x I = Ex.4)Umapitousadoparachamarcestemumafrequnciade30kHz.Oco,entretantoo ignora,. O dono do co, que no pode escutar freqncias acima de20 kHz, decide usar o efeito Dopplerparadescobrir seo apito funcionade maneira adequada.Pede a um amigo que sopreo apito no interior de um carro em movimento, enquanto ele permanece parado ouvindo. a)Qualdeveseravelocidadedocarroparaqueodonoescuteoapitode20kHz(seeleestiver funcionando)? O experimento em questo prtico?Justifique Ganhar Crdito

(

)() [(

) ]

Velocidade muito alta para ser desenvolvida por um carro, assim o experimento no pode ser desenvolvido. Ex.5) Dois trens,A e B, apitam simultaneamente com a mesma frequncia de 392 Hz. O trem est em repouso e o trem B se desloca para a direita (se afastando de A)com velocidade igual a 35,0 m/s.Umouvinteestaentreosdoistrens(oqueeleestafazendoainomeio..???)esedesloca para a direita com velocidade de 15,0 m/s. No existe vento. Justifique para Ganhar Crdito a)Qual a frequncia que o ouvinte escuta do apito A? b)Qual a frequncia que escuta de B? c)Qual a frequncia dos batimentos que o ouvinte escuta? VA = 0vo = 15,0 m/svB = 35,0 m/s 3 AB

segund a)

b)

ApessoaouveoapitoBcomfrequncia371,1Hz.Osomficaumpouco maisgravequeoapitooriginal,masmenosgravequeoouvidodoapitoA. d)

|

|

||

A frequncia de batimento 1,8 Hz. Ex.6) O alarme de um carro esta emitindo ondas sonoras de frequncia igual a 520 Hz Voc est dirigindoumamotocicleta,afastando-seemlinharetadocarro.Comquevelocidadevocest andando se escuta uma frequncia de 490 Hz?. Justifique para Ganhar Crdito ? =Rvs m v / 344 =Hz f 490'=Hz ff520 = Velocidade do receptor (motocicleta) vv vf fRf= .' ||.|

\| =fRfv fv v.' |.|

\| =520344 . 490344Rv 4

||.|

\| =fRfv fv v.' ( ) 15 , 324 344 =Rvs m vR/ 85 , 19 = Ex.7)O Efeito Doppler para ondas eletromagnticas dado por: frecpt = (c v/ c v)1/2 .ffonte Onde v a velocidade da fonte, positiva no numerador e negativo no denominador, quando a fonte se aproxima do receptor. Quando a fonte se afasta do receptor os sinais no numerador e denominador so trocados. Umatempestadefortssimaestseaproximandodeumacidadea20,1m/s.SeoRadar Meteorolgicoenviarumsinalnafrequnciade200,0MHznadireodatempestade,quala diferena na frequncia entre o raio emitido e o raio refletido de volta pela tempestade? Sabendo que a tempestade reflete a mesma frequncia que recebe. (26,8 Hz) DICA: use 5 casas decimais significativasJustifique para Ganhar Crdito

(

)

Ex.8)Vocestnafaixadepedestreseouveumafrequnciade560Hzdasirenedeuma ambulncia se aproximando. Depois que a ambulncia passa, a frequncia medida da sirene 480 Hz. Determine a velocidade da ambulncia a partir dessas observaes. Justifique para Ganhar Crdito Quando aproximando:

20,1 m/s 5

Quando afastando:

Igualando as equaes:

Ex.9) Voc construiu uma piscina em sua casa e durante a noite deixa acessa uma lmpada nofundodapiscina.(a)qualseriaongulodereflexoparaquealuzrefletidaseja completamentepolarizada?(b)Qualonguloderefraocorrespondenteparaaluz refratada na gua? Justifique para Ganhar Crdito 6

a)

b)

Ex.10)Aluzmonocromticadeumlaserusadonaindstriacomosolda(hlionenio), comprimentodeondade632,8nmincidenormalmentesobreumaredededifrao contendo6000linhas/cm.Encontreosngulosnosquaispodemserobservadosos mximosdeprimeira,segundaeterceiraordens?Analisesetodososngulospodemser observados na prtica. Determine qual a posio na chapa para a primeira franja. Justifique para Ganhar Crdito ar H2O 7

Quando m=1

Quando m=2

Quando m=3 Nopossvelvisualizaro ngulodevidonoexistir:

Ex.11)UmatpicaestaoderdioAMtransmite1000kHz.UmaestaoderdioFM transmite em uma frequncia da ordem de 100 MHz. Explique por que as estaes de rdio FMfrequentementesaemdesintoniaquandovocdirigeumcarroatravsdeumtnel curto, mas as estaes de rdio AM no o fazem.Justifique para Ganhar Crdito As ondas de Radio Fm tem comprimento na casa de centmetros, assim ao se entrar em um tnel curto a quantidadedesinalperdidobemmaiorqueadasondasAMquetemseucomprimentodeondanacasados metros Ex.12) Uma raio de luzque se propaga no ar incide sobre uma superfcie de um bloco de plstico,utilizadoparaconstruirmscarasdemergulhoparaaltasprofundidades,emum ngulo de 62,7o com a normal e se desvia at formar um ngulo de 48,1o, com a normal no plstico.Calculeavelocidadedaluznoplsticodamscarademergulho.Justifiquepara Ganhar Crdito(2,51 x108m/s)

Ex.13)Aoanoitecervocresolvenadarnapiscinadeumhotel.Aovoltarparaoquarto percebequeperdeuaschavesdaportanapiscina.Utilizando-sedeumalanternavoc comea a procurar as chaves percorrendo a borda da piscina e fazendo a luz incidir sobre a gua. A luz brilha ao incidir nas chaves que est no fundo da piscina quando a lanterna est a 1,2 m acima da superfcie da gua e o ponto de incidncia da luz est a uma distncia de 1,5m da beira da piscina. Sabendo que a profundidade da piscina de 4 m, qual a distncia entre as chaves e a beira dapiscina?. Justifique para Ganhar Crdito (4,4 m) 1,2 m 1,5 m 8

Ex.14) Uma estao de rdio FM emite ondas com uma frequncia de 107,9 MHz, atravsde duas antenas idnticas separadas por uma distncia de 12 m. As antenas irradiam emfase. Um observador pretende medir a intensidade desta onda, para distncias superiores a12 m, atuando como um anteparo que recebe estas ondas. A figura da radiao resultanteapresenta intensidade mxima ao longo de uma linha reta horizontal passandoperpendicularmente pelo centro do segmento que liga as duas antenas.Calcule a quengulos, medidos a partir da linha de intensidade, a intensidade mxima e a que ngulos aintensidade mnima. (Dica calcule para 3 ngulos).Justifique para Ganhar Crdito (mximos: 13,4o, 27,6o, 44,1o; mnimos: 6,66o, 20,4o, 35,5o) 4 m anteparo12 m u 9 ()

(

) ()(

)

(

)

(

)

Ex.15)OssatlitesdoSistemadePosicionamentoGlobal(GPS)tmaproximadamente 5,18mdeextensoetransmitemdoissinaisdebaixapotncia,umdosquaisa1575,42 MHz(nabandadoUHF).Emumasriedetestesdelaboratrioefetuadonolocal,voc colocaria dois transmissores de 1575,42 MHz em extremidades opostas do satlite, portanto distantes5,18mumdooutro.Elestransmitememfaseuniformementeemtodasas direes. Voc mede a intensidade nos pontos de um crculo imaginrio centrado no satlite a partir de um ponto que est sobre a linha central do satlite, ou seja, a mediatrizda linha quevaideumtransmissoraooutro.Nestepontodocrculoaintensidademdiade2,0 W/m2. Calcule qualser a intensidade da radiao em um ponto do seu crculo que forma um ngulo de 4,65o com a linha central.Justifique para Ganhar Crdito (1,28 W/m2) 4,65o 10

(

)

(

)

(

)

()

Ex.16) Ondas luminosas, cujo campoeltrico dado por: Ey (x,t) = Emxsin[(1,20x107 m-1)x - e t], passam por uma fenda e produzem as primeiras faixas escuras em um ngulo de 28,6o com o centro de uma figura de difrao. (a) qual a frequncia dessa luz? (b) qual a largura da fenda? (c) em que ngulos ocorrero outras faixas escuras?. JustifiqueparaGanhar Crdito (5,73 x 1014Hz; 1,09 x 10-6 m; u2 = 64o)

a)

11

b)

S falta a C