Ondas e Óptica: exercícios e questões de prova

Oscilações e ondas: velocidade da onda, som e decibéis, efeito Doppler, ondas estacionárias em cordas e tubos, refração e reflexão interna total, lentes e espelhos, interferência e difração. A maioria das questões de prova exige uma relação-chave usada com cuidado, com as unidades e os sinais corretos.

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Tópicos desta disciplina

  1. Molas e pêndulosmassa em uma mola · pêndulo · velocidade, aceleração e energiacálculos
  2. Ondas, som e ópticavelocidade da onda, nível sonoro e refração · ondas estacionárias, lentes e Doppler · interferência, redes de difração, espelhos e fibrascálculos

Dicas de prova para Ondas e Óptica

  • Meça todo ângulo a partir da normal, nunca a partir da superfície.
  • Escreva a convenção de sinais ao lado de cada problema de lente ou espelho: f < 0 para lentes divergentes e espelhos convexos, dᵢ < 0 para imagens virtuais.
  • Converta nm, mm e cm para metros antes de usar uma fórmula de interferência.

Exemplos resolvidos

Molas e pêndulosFácil
3,2 kgk = 210 N/m

Uma massa de 3,2 kg presa a uma mola de constante elástica 210 N/m oscila sobre uma superfície sem atrito. Calcule o período T.

m = 3,2 kgk = 210 N/m

Calcule T (s)

Mostrar dicas
  1. O período de um sistema massa–mola não depende da amplitude.
  2. T = 2π·√(m/k).
  3. √(m/k) = 0,1234 s.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Movimento harmônico simples: uma massa m presa a uma mola de constante elástica k oscila com frequência angular ω = √(k/m) e período T = 2π/ω = 2π·√(m/k). Um pêndulo simples de comprimento L tem T = 2π·√(L/g). Com amplitude A, a maior velocidade é A·ω, a maior aceleração é A·ω² e a energia é ½·k·A².

Período

T = 2π·√(3,2/210) = 0,7756 s

Resposta

T = 0,7756 s
Ondas, som e ópticaMédia
L = ?n = 3

Um tubo aberto nas duas extremidades deve ter o seu harmônico de ordem 3 em 686 Hz. A velocidade do som é 343 m/s. Encontre o comprimento L do tubo.

v = 343 m/sn = 3f3 = 686 Hz

Calcule L (m)

Mostrar dicas
  1. f = n·v/(2L).
  2. Isole L.
  3. λ = v/f = 0,5 m.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Ondas estacionárias e efeito Doppler: uma corda fixa nas duas extremidades, ou um tubo aberto nas duas extremidades, comporta meios comprimentos de onda inteiros: L = nλ/2, fn = n·v/(2L), n = 1, 2, 3, … Um tubo fechado em uma extremidade tem um nó na extremidade fechada e um ventre na aberta: L = nλ/4 apenas com n ímpar, fn = n·v/(4L). Quando a fonte ou o observador se movem ao longo da linha que os une, f′ = f·(v ± vo)/(v ∓ vs): use os sinais superiores para movimento de aproximação. Duas ondas de frequências quase iguais produzem batimentos com frequência |f₁ − f₂|.

Comprimento de onda

λ = v/f = 343/686 = 0,5 m

Comprimento

L = nλ/2 = 3·0,5/2 = 0,75 m

Resposta

L = 0,75 m

Como a prática funciona

  • “Praticar esta disciplina” mistura exercícios de todos os seus tópicos, como numa prova de verdade.
  • Cada exercício tem valores novos, então você aprende o método em vez de decorar uma resposta.
  • Travou? Abra primeiro uma dica pequena, e a explicação completa só quando precisar.
  • Os exames simulados são cronometrados e não têm dicas; no final você recebe sua nota e uma revisão completa.

Calculadoras para esta disciplina

Calculadora de período de pêndulo e molaCalculadora da constante de mola (lei de Hooke)

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