Aula 19-Instrumentação I e Física Geral e Experimental I. Exercícios sobre oscilações e introdução à Onda. Professor Rafael

 

Ondas de até três metros de altura atingiram o litoral paraibano, em 2016. O alerta de ressaca com ondas Sudeste-Leste foi da Capitania dos Portos.

A Marinha recomenda que esportistas e pescadores evitem entrar no mar durante o período. Também não é recomendado navegar com embarcações pequenas.

O aviso também é válido para as embarcações de transportes de médio e grande porte, os tripulantes devem ficar atentos quanto ao estado geral de motores e casco, equipamentos de rádio e outros itens de segurança para evitar problemas com a ressaca. Em caso de emergências, a Capitania dos Portos deve ser comunicada.

Ondas

Temas: Introdução ao estudo de ondas e algumas aplicações sobre oscilações. Dualidade de onda-partícula da Luz, onda de matéria de Luis De Broglie, sendo  disponível  pelo portal de notícias rafaelrag, blog ciências e educação. Professor Rafael Rodrigues.

Exercícios sobre Oscilações

1) Determine a energia potencial elástica de um oscilador massa-mola, baseado em um carrinho com massa de de 200g preso na extremidade de uma mola, com uma constante elástica de 20N/m, oscila em trilho de ar sem atrito, qual a velocidade máxima se amplitude do movimento é de 10cm.

(Na lista de exercício proposto coloquei, x=4cm.) 

Solução

Primeiro colocaremos as grandezas física no sistema internacional de medida(SI). Massa: m=200g=0,2kg.   Constante elástica: k=20N/m.

Usando a lei de conservação da energia mecânica, quando o carrinho estiver em x=10cm=0,1m, temos somente a energia potencial elástica (E_pe) e a energia cinética máxima (E_c) ocorre em x=0. Portanto,   E_c=(1/2)mv²=E_pe =(1/2)(kA²=(20/2)(0,1²)=10/10², 

ou seja, E_c=0,1J(Joule)=10^-8.erg.

Para calcular a velocidade máxima, temos  mv² = kA²  

   0,2 v² = 20 x0,1^{2          ------------}         v² = 10² x(1/10)² =1.

Logo, obtemos  a velocidade máxima, v=1m/s.

Observação. Colocando o sistema massa-mola na vertical, no equilíbrio, quando a mola alcançar a deformação máxima, ocorrerá o equilíbrio da força da mola com a força peso, ou seja, F=KA=P=mg. 

Neste caso, podemos verificar o valor da constante elástica da mola, usando a aceleração da gravidade local, g=10m/s². K=mg/A=0,2x10/0,1=2x10, isto é, k=20N/m. Como queríamos verificar.

 

2) Considere uma mola fixa de constante elástica igual a 80 N/m e um bloco de massa de 20000g. Puxando o bloco preso na outra extremidade da moa mola, observamos o sistema massa-mola executando um movimento harmônico simples. Quais são a frequência e o período de oscilação?

Solução

Massa: m=20000g=20kg.

Veja mais

Oscilações

Período e Frequência do  Pêndulo Simples

Ondas

No gráfico da função de onda versus a coordenada de posição x, a distância entre duas cristas(ou dois vales) consecutivas é o comprimento de onda. 

No gráfico da função de onda versus o tempo t, a distância entre duas cristas consecutivas é o período T. 

Dualidade onda-partícula da luz.

(Insper/2019) O esquema da figura ilustra o perfil de uma cuba de ondas de profundidade espraiada, cheia de água. É uma simulação do que acontece na realidade em uma praia marinha. 

Uma fonte vibratória F, localizada na parte profunda da cuba, produz frentes de onda retas, paralelas à “praia”, com frequência f. Sabe-se que ondas mecânicas na água sofrem mais refringência com a diminuição da profundidade. Considerando as velocidades v₁ e v₂ de propagação das frentes de onda nas profundidades h₁ e h₂, respectivamente, assim como os comprimentos de onda λ₁ e λ₂ e frequências de oscilação f₁ e f₂, são corretas as relações de ordem:

A) v₁ > v₂, λ₁ = λ₂ e f₁ > f₂
B) v₁ > v₂, λ₁ > λ₂ e f₁ = f₂
C) v₁ > v₂, λ₁ > λ₂ e f₁ > f₂
D) v₁ = v₂, λ₁ > λ₂ e f₁ > f₂
E) v₁ > v₂, λ₁ = λ₂ e f₁ = f₂


Solução

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