Lista - Ondas - 2023-2

Universidade Federal de Campina Grande Unidade Acadêmica de Física Disciplina: Física II Quinta Lista de Exercícios - Ondas 1. (a) Escreva uma equação que descreva uma onda transversal senoidal se propagando em uma corda no sentido +x com um comprimento de onda de 10,0cm, uma freqüência de 400 Hz e uma amplitude de 2,0cm. (b) Qual a velocidade máxima de um ponto na corda? (c) Qual a velocidade da onda? 2. Qual a velocidade de uma onda transversal em uma corda de 2,0m de comprimento e massa igual a 60,0g sujeita a uma tração de 500,0N? 3. A massa específica linear de uma corda é 1,6×10-4 kg/m. Uma onda transversal na corda é descrita pela equação ) ] (30 ) [( 0,2 ,0 021 ) ( 1 1 t s x m m sen y     Qual (a) a velocidade da onda e (b) a tração na corda? 4. Uma corda ao longo da qual uma onda pode se propagar possui 2,70m de comprimento e uma massa de 260,0g. A tração na corda é de 36,0N. Qual deve ser a freqüência das ondas progressivas de amplitude 7,70mm para que a potência média seja de 85,0W? 5. Duas ondas idênticas, exceto pela fase, se propagam no mesmo sentido ao longo de uma corda e sofrem interferência para produzir uma onda resultante dada por y’(x,t) = (3,0mm)sen(20x-4,0t+0,820rad), com x em metros e t em segundos. Qual (a) o comprimento de onda λ das duas ondas, (b) a diferença de fase entre elas e (c) a amplitude ym delas? 6. Uma corda sujeita a uma tração τi oscila no terceiro harmônico com freqüência f3 e as ondas na corda tem comprimento de onda λ3. Se a tração for aumentada para τf = 4 τi e fizermos a corda oscilar novamente no terceiro harmônico, quais serão então (a) a freqüência de oscilação em termos de f3 e (b) o comprimento de onda das ondas em termos de λ3? 7. Uma corda de violão de náilon possui uma massa específica linear de 7,2g/m e está sujeita a uma tração de 150N. Os apoios fixos estão separados de 90,0cm. A corda está vibrando no terceiro harmônico no padrão de onda estacionária. Calcule (a) a velocidade, (b) o comprimento de onda e (c) a freqüência das ondas progressivas cuja superposição fornece esta onda estacionária. 8. Quais as três freqüências mais baixas para ondas estacionárias em um fio metálico de 10,0m de comprimento que possui uma massa de 100g e que está alongada sujeita a uma tração de 250N? 9. Uma corda com 3,0m de comprimento está oscilando como uma onda estacionária de três laços com uma amplitude de 1,0cm. A velocidade de onda é igual a 100m/s. (a) Qual a freqüência? (b) Escreva equações para as duas ondas que, quando combinadas, resultarão nesta onda estacionária. 10. A faixa de freqüência audível para um ouvido normal é de cerca de 20,0Hz a 20,0kHz. Quais são os comprimentos de onda de ondas sonoras nestas freqüências? 11. O ultra-som para diagnóstico na freqüência de 4,5MHz é usado para examinar tumores em tecidos moles. (a) Qual o comprimento de onda no ar de uma onda sonora deste tipo? (b) Se a velocidade do som no tecido for de 1500m/s, qual será o comprimento de onda desta onda no tecido? 12. A variação de pressão em uma onda sonora progressiva é dada pela equação ) ] (315 ) [( ,0 900 ) 50 ,1( 1 1 t s x m Pa sen p        . Determine (a) a amplitude da pressão, (b) a freqüência, (c) o comprimento de onda, (d) a velocidade da onda e (e) a amplitude de deslocamento máximo sm, considere ρ =1,21kg/m3. 13. A fonte de uma onda sonora possui uma potência de 1,00μW. Se ela for uma fonte pontual, (a) qual será a intensidade a 3,00m de distância e (b) qual será o nível sonoro em decibéis a essa distância? 14. Uma onda sonora com freqüência de 300,0Hz possui uma intensidade de 1,00µW/m2. Qual a amplitude das oscilações do ar provocadas por esta onda? 15. Uma corda de violino com 15,0cm de comprimento e fixada nas duas extremidades oscila em seu primeiro modo (n=1). A velocidade das ondas na corda é de 250m/s e a velocidade do som no ar é de 348m/s. Qual (a) a freqüência e (b) o comprimento de onda da onda sonora emitida? 16. O tubo de órgão A, com as duas extremidades abertas, possui um freqüência fundamental de 300,0Hz. O terceiro harmônico do tubo de órgão B, com uma extremidade aberta, possui a mesma freqüência que o segundo harmônico do tubo A. Qual comprimento (a) do tubo A e (b) do tubo B? 17. (a) Encontre a velocidade das ondas em uma corda de violino com massa de 800mg e 22,0cm de comprimento se a freqüência de fundamental for de 920,0Hz. (b) Qual a tração na corda? Para o modo fundamental qual o comprimento de onda (c) das ondas na corda e (d) das ondas sonoras emitidas pela corda? 18. Um morcego está voando rapidamente sem ficar em um lugar por muito tempo em uma caverna, navegando por meio de pulsos sonoros ultra-sônicos. Suponha que a freqüência de emissão sonora do morcego seja de 39000,0Hz. Durante uma rápida arremetida em direção a uma superfície de parede plana, o morcego está se movendo a 2,5% da velocidade do som no ar. Que freqüência o morcego escuta refletida pela parede?