Experimentos Propostos pelo professor Dr. Rafael Rodrigues.
1) Aceleração experimental no MRUV, usando um trilho de cortina ou um carrinho ou uma linha esticada
2) Lançamento horizontal, usando uma calha de madeira ou de borracha(mangueira)
3) Leis de Newton, usando um carrinho em uma pista retilínea e uma polia
4) Força de Atrito estático
5) Medir a aceleração da gravidade usando o pêndulo simples
6) Período do oscilador Harmônico
7) Ondas mecânica e eletromagnética. Frequência do diapasão.
2) Lançamento horizontal, usando uma calha de madeira ou de borracha(mangueira)
3) Leis de Newton, usando um carrinho em uma pista retilínea e uma polia
4) Força de Atrito estático
5) Medir a aceleração da gravidade usando o pêndulo simples
6) Período do oscilador Harmônico
7) Ondas mecânica e eletromagnética. Frequência do diapasão.
8) Pêndulo de Torção e a conservação do momento angular
9) Hidrostática e o Empuxo. Medir a densidade de um sólido usando o Princípio de Arquimedes.
10) Medir a aceleração da gravidade usando a vazão de líquido.11) Física Térmica. Verificar a lei de Boyle
12) Construir uma máquina Térmica
Segue no final dessa postagem os critérios de avaliação.
Nesta Aula 21, segue a Lista de exercícios VIII sobre ondas e Efeito Doppler da disciplina de Instrumentação I do período atrasado 2026.1. No final da postagem consta os critérios das avaliações incluindo os projetos, para as Notas 1,2 e 3.
Propagação de onda. Buraco negro resultante da fusão de outros dois emite ondas gravitacionais
Padrão espiral de ondas na água em volta de um ralo
Crédito: S. Weinfurtner, Universidade de Nottingham
Experimentos imitando buracos negros em laboratório podem ser usados para investigar detalhes de fenômenos impossíveis de serem verificados diretamente por observações astronômicas. Um exemplo desse tipo de experimento é o desenvolvido no laboratório da física Silke Weinfurther, na Universidade de Nottingham, Reino Unido. Recentemente, a equipe de Weinfurtner, do qual participa o físico Maurício Richartz, da Universidade Federal do ABC (UFABC), em Santo André, São Paulo, analisou teoricamente como se comportam as oscilações em um tanque d’água que se assemelham às ondas gravitacionais emitidas logo após uma colisão entre buracos negros.
"O trabalho se baseia em uma analogia entre buracos negros com rotação e o vórtice que se forma no ralo de uma banheira", explica Richartz, no vídeo. Próximo ao ralo, a velocidade do fluido é muito maior do que a de ondas que se propagam na superfície da água. Ali qualquer onda é arrastada pelo fluído em direção ao ralo. "A região em torno do ralo aonde isso acontece é análoga ao interior de um buraco negro".
Um buraco negro resultante da fusão de outros dois emite ondas gravitacionais até atingir um estado de equilíbrio. O estágio final desse processo é caracterizado por ondas conhecidas como modo quase-normais, semelhantes às oscilações amortecidas de um toque de sino. Estudos com análogos de buracos negros podem sugerir aos físicos novas abordagens para a análise dessas ondas, em busca de sinais confirmando ou refutando teorias de gravitação alternativas à teoria da relatividade geral.
Richartz e seus colegas investigaram como oscilações análogas aos modos quase-normais de buracos negros em um vórtice de ralo de banheira são afetadas pela vorticidade de um fluído. Em geral ignorada em modelos mais simples, a vorticidade é uma medida da capacidade de um fluxo de fluído produzir redemoinhos. O estudo mostrou que a vorticidade altera as equações das ondas de superfície como se fizesse as ondas ganharem uma massa na vizinhança do ralo.
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Os pesquisadores mostraram ainda que a vorticidade permite a existência de ondas localizadas nas proximidades do buraco negro análogo e que permanecem no sistema por um longo tempo. Eles especulam que essas ondas possam explicar padrões em forma de espiral observados em torno de vórtices, uma hipótese sendo investigada agora em experimentos no laboratório de Weinfurther.
Artigo científico
Black Hole Quasibound States from a Draining Bathtub Vortex Flow
Sam Patrick, Antonin Coutant, Maurício Richartz, and Silke Weinfurtner
Contato para imprensa
Igor Zolnerkevic
Assessor de comunicação
O Efeito Doppler foi visto.
O efeito Doppler acontece quando a frequência emitida por uma forte é modificada para um observador. Este fenômeno pode ocorrer em ondas mecânica e eletromagnética. Segue a equação geral da frequência observada, devido ao movimento relativo do observador ou da fonte ou de ambos.
Na equação geral abaixo estamos considerando o observador a esquerda da fonte. Por exemplo, supondo uma sirene de ambulância, o sinal positivo no numerador ocorre para o observador se aproximando e o sinal negativo para o observador se afastando. O sinal negativo no denominador ocorre para a sirene se aproximando e o sinal positivo para a sirene se afastando.
O uso de equipamentos de alta tecnologia tem garantido medições precisas da quantidade de água que percorre os rios paraibanos. Os cálculos de vazão realizados pela Agência Executiva das Águas do Estado da Paraíba (Aesa) são feitos com ADCP (sigla do inglês Acoustic Doppler Current Profiler, que significa Perfilador de Correntes Acústico por Efeito Doppler), um aparelho que emite ondas sonoras na medição de velocidade de correntes na água.
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Revendo o estudo das Ondas.
Cientistas que se dedicaram aos estudos das Ondas: Christian Huygens (1629-1695), Robert Hooke (1635-1703), Isaac Newton (1643-1727), Guglielmo Marconi (1874-1937), Doppler (1803-1853).
Aplicações do estudo de Onda eletromagnética: as telecomunicações via satélite, o radar, televisão, o rádio, o forno de microondas, etc.
Estudaremos também a Acústica, que se dedica ao som e aos fenômenos sonoros.
Engenheiros especializados criam maneiras de reduzir ruídos de fontes como geladeiras, máquinas de lavar roupas, automóveis, motores de embarcações etc. Para bloquear o ruído, utilizam-se paredes espessas, sem aberturas. Materiais porosos como, por exemplo, tapetes, cortinas, cerâmica acústica absorvem parte do som.
Na medicina, a Acústica é utilizada para medir o grau de audição e construir materiais de proteção para o ouvido.
Em arquitetura, na construção de salas, teatros, igrejas e auditórios, a Acústica serve para eliminar ruídos excessivos e proporcionar a esses locais condições ótimas de audição.
Também os móveis e materiais de construção e decoração devem ser escolhidos convenientemente para evitar a reflexão de muitos sons que se combinam e desaparecem lentamente (reverberação).
Exemplos de Duas Ondas Mecânicas.
Onda Transversal. É uma onda em que a vibração é perpendicular a direção de propagação.
Duas pessoas segurando as extremidades de uma corda, fazer um movimento rápido para cima e para baixo geram um pulso, a sua propagação é uma onda e o meio de propagação é a corda.
Ondas em corda.
Exemplos: onda na corda, onda eletromagnética, etc.
Onda longitudinal: a vibração ocorre na mesma direção de propagação. Exemplos: ondas na mola, o som, etc.
Jogando uma pedra em um largo surge as ondas bidimensionais.
UFCG-UAFM/CES Lista VIII
Professor Rafael Rodrigues Período: 2026.1
Estudante:_________________________________________
Exercícios parcialmente Resolvidos Sobre Ondas
1) Uma corda de massa 240 g e de comprimento 1,2 m vibra com freqüência de 150 Hz, conforme indica a figura.
a) Qual a velocidade de propagação da onda na corda?
b) Qual a intensidade da força tensora na corda?
Resolução:
2) Uma onda estacionária de freqüência 8 Hz se estabelece numa linha fixada entre dois pontos distantes 60 cm. Incluindo os extremos, contam-se 7 nodos. Calcule a velocidade da onda progressiva que deu origem à onda estacionária.
Solução:
3) A figura mostra a separação entre duas regiões, de profundidades diferentes, num tanque de ondas. Uma onda plana, gerada na região de maior profundidade, 1, incide sobre a separação, em direção à região de menor profundidade, 2. Sabendo que λ_1 = 0,2 m e v_1 = 4 m/s, calcule:
a) a freqüência da onda incidente
b) a velocidade de propagação da onda refratada
Solução:
4) 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) .
5) 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), no SI, então devemos transformar 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. No gráfico é a linha pontilhada III.
Questões sobre Efeito Doppler
6) (UECE 2019) Suponha que uma fonte sonora com velocidade de módulo V se desloca na direção de uma pessoa. Este observador também se desloca com a mesma velocidade V no mesmo sentido e direção, tentando se afastar da fonte sonora. Nesta situação, pode-se afirmar corretamente que
a) a frequência da onda sonora ouvida pela pessoa aumenta. b) a frequência da onda sonora ouvida pela pessoa não se altera. c) a frequência da onda sonora ouvida pela pessoa diminui. d) a potência da onda sonora ouvida pela pessoa aumenta.
7) (ENEM 2016) Uma ambulância A em movimento retilíneo e uniforme aproxima-se de um observador O, em repouso. A sirene emite um som de frequência constante fA. O desenho ilustra as frentes de onda do som emitido pela ambulância. O observador possui um detector que consegue registrar, no esboço de um gráfico, a frequência da onda sonora detectada em função do tempo fob(t), antes e depois da passagem da ambulância por ele. Qual esboço gráfico representa a frequência fob(t) detectada pelo observador?
Qual esboço gráfico representa a frequência fob(t) detectada pelo observador?
8) (PSC 2016) Uma ambulância, cuja sirene emite um som com frequência de 1575Hz, passa por um ciclista que está na margem da pista a 18km/h. Depois de ser ultrapassado, o ciclista escuta o som da sirene numa frequência de 1500Hz. Dessa situação, podemos afirmar que a velocidade da ambulância é de aproximadamente: a) 40 km/h b) 76 km/h c) 80 km/h d) 90 km/h e) 100 km/h
9) (UNIC 2018) O uso do efeito Doppler para examinar as partes do corpo que se movem é chamada de técnica Doppler de diagnóstico de ultrassom. Pode-se, por exemplo, utilizar essa técnica para saber a velocidade do fluxo sanguíneo. Uma pessoa parada na porta de um hospital vê uma ambulância se aproximar com velocidade 2% da velocidade do som no ar. Considerando que a ambulância está buzinando, a sua buzina emite um som puro de 666,4Hz e a velocidade do som no ar é igual a 340,0m/s, logo o som ouvido pela pessoa terá uma frequência, em kHz, é igual a a) 0,55 b) 0,59 c) 0,61 d) 0,68 e) 0,73
10) Um morcego está voando em uma caverna, orientando-se através de pulsos ultrassônicos. A frequência do som emitido pelo morcego é 40.000Hz. O morcego aproxima-se de uma parede plana da caverna com uma velocidade igual a 0,025 vezes a velocidade do som no ar. Qual é a frequência com que o morcego ouve o som refletido pela parede da caverna?
Dado: a velocidade do som no ar é v=340m/s.
Experimentos e Exercícios Propostos no período 2026.1
Nota 11) Aceleração experimental no MRUV, usando um trilho de cortina ou um carrinho ou uma linha esticada2) Lançamento horizontal, usando uma calha de madeira ou de borracha(mangueira)3) Verificar as Leis de Newton, usando um carrinho em uma pista retilíneaListas de exercícios I, II e III.
Nota 2. 4) Coeficiente de Atrito Estático5) Período do pêndulo simples 6) Período do oscilador massa -mola7) Ondas- Frequência do Diapasão
Listas de exercícios IV, V e VI.
Nota 3
8) Pêndulo de Torção e a conservação do momento angular 9) Densidade de um sólido usando o princípio de Arquimedes10) Aceleração da gravidade via vazão de fluido11) Física térmica: lei de Boyle12) Termodinâmica: construir uma máquina térmica
Listas de exercícios VII, VIII e IX.
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