Aula 24- Física Geral e Experimental I. Questões do ENEM e Onda de Matéria. Professor Rafael, nesta sexta, 20

 Refazer as questões e concluir as respostas.

Professor Rafael Rodrigues, visitando a  escola estadual de Sossego-PB

O francês Louis de Broglie propôs, em sua tese de doutorado, em 1923, que assim como a Luz se propagando se comporta como uma onda e quando interage com a matéria se comporta como se fosse composta de partícula(Fóton),  uma partícula poderia ter um comprimento de onda, dado por 

λ=h/p, 

sendo h a constante de Plamck produto da massa vezes a velocidade, denominado de momento linear ou quantidade de movimento.

Em síntese a ideia de De Broglie foi  a seguinte. Assim como existe a dualidade onda-partícula para a Luz, na Natureza pode existir uma partícula com as propriedade de interferência e difração, tendo um comprimento de onda igual a  constante de Planck(h) dividida pelo momento linear (p=mv).

Lembre-se de que as propriedades que distingue a onda de partícula são as seguintes:  interferência e difração,

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Refazer as Questões de Ondas abaixo.

Questão 86,  sobre onda sonora. ENEM 2016

Questão 51,  sobre ondas eletromagnética. ENEM 2016

Nesse experimento para verificar a natureza ondulatória da radiação de um micro-ondas, anotou-se a frequência de operação de um forno de micro-ondas e, em seguida, retirou-se sua plataforma giratória. no seu lugar foi colocado uma travessa refratária com uma camada de grossa de manteiga. Depois disso, o forno foi ligado por alguns segundos. Ao se retirar a travessa refratária do forno, observou-se que havia 3 pontos de manteiga derretida alinhadas sobre toda a travessa. Parte da onda estacionária gerada dentro do forno é ilustrada n figura. De acordo com a figura, que posições correspondem a dois pontos consecutivos de manteiga derretida?

a) I e III. b) I e V. c) II e III. d)II e IV. d) II e V  

Solução

Os pontos na manteiga derretida ocorrem nos pontos de interferências construtivas das ondas estacionárias dentro do forno de micro-ondas, proporcionando um ganho de amplitude e intensidade. Neste momento, ocorrerá uma transferência de energia à manteiga. Neste caso, vemos três regiões de interferência construtiva, I, III e V. Portanto, os dois pontos consecutivos de manteiga derretida são I e III. Resposta item  a) .

Questão 86,  sobre onda eletromagnética. ENEM 2015.

Solução

Nesta questão usamos a equação fundamental da onda, v=λf, com v sendo a velocidade da onda, λ o comprimento de onda e f a frequência.

Utilizando o valor de v, como sendo  a velocidade da luz no vácuo, v=c=300.000km/s, na faixa de radiação ultravioleta UV-B, podemos calcular os valores de comprimento de onda mínimo e máximo. 

Frequência máxima: f_máx=1,03x 10¹⁵Hz     e   Frequência mínima: f_mín=9,34x 10¹⁴Hz

Como as frequências estão em Hz(hertz),  transformando a velocidade da luz para o SI, ou seja, 

c=300.000km/s=3x10⁵x10³m/s= 3x10⁸m/s

λ_mín=c/f_máximo =(3x10⁸)/1,03x 10¹⁵=(3/1,03)x10⁸x10^-15=2,91x10^-7 

=291x10^-9m=291nm

Pois, 1nm =10^-9m.

Analogamente, obtemos: 

λ_máx=c/f_mínimo =(3x10⁸)/9,34x 10¹⁴=321nm.

Portanto,  o espectro de absorção ocorre entre os comprimentos de onda 

λ_mínimo=291nm  e λ_máximo=321nm. Neste caso, a resposta é o item b.

Função de onda senoidal

Considere uma onda se propagando em uma dimensão, ou seja, 

u(x,t)=Asen(kx-ωt),

representa uma onda senoidal se propagando para a direita, com A sendo a amplitude da onda, o comprimento de onda e o vetor-número de onda estão relacionado por, λ=2𝜋/k. Nesta aula, usando a equação de onda unidimensional, demonstramos que  velocidade da onda é v=ω/k. 

Lembre-se que v=λ/T, sendo T o período da onda. A frequência é o inverso do período f=1/T.

(UECE/2017) Considere um forno micro-ondas que opera na frequência de 2,45 GHz. O aparelho produz ondas eletromagnéticas estacionárias no interior do forno. A distância de meio comprimento de onda, em cm, entre nodos do campo elétrico é, aproximadamente

A) 2,45

B) 12

C) 6

D) 4,9

Resolução:

Uma equação de grande uso na ondulatória é

V = λ. f , onde V = velocidade da onda eletromagnética (3 x 10⁸ m/s)

Um cuidado:  a frequência está em GHz e deverá ser usada em Hz (basta multiplicar por 10⁹).

Então:

3 x 10⁸ = λ . 2,45 x 10⁹ (em Hz)

λ = 3 x 10⁸/ 2,45 x 10⁹

λ ≅1,22 x 10^-1 m

λ ≅ 0,122 m

Complete.

Questão 86,  sobre onda sonora. ENEM 2016

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