Exames e testes intermédios nº2 – Osciloscópio, espectro e velocidade do som (2011–2017)

⚛️ Física A · 11.º ano📍 Tema 4 · Sinais e ondas
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Exames e testes intermédios nº2

Exames e testes intermédios: osciloscópio, espectro e velocidade do som (2011 – 2017)

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📝 15 exercícios

Itens de exames nacionais e testes intermédios sobre este tema, adaptados (dados e figuras novos), com o grau de dificuldade e a cotação de cada um. Clica numa opção para ver logo se acertaste e abre a Resolução para perceberes o raciocínio passo a passo.

1Fácil 16 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2011 – Época Especial Utilizou-se um osciloscópio para medir a tensão nos terminais de uma lâmpada alimentada por uma fonte de tensão alternada: um período ocupa 10 divisões com a base de tempo 2,0 ms/div; a amplitude ocupa 3,0 divisões com 5,0 V/div.

1.1. Determine a frequência.

1.2. Determine a amplitude e a tensão pico a pico.

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1.1
Dados: 10 div · 2,0 ms/div

Pedido: f.

  1. Período.T = 10 × 2,0 = 20 ms
  2. Frequência.f = 120×10⁻³ = 50 Hz
✅ f = 50 Hz.
1.2
Dados: 3,0 div · 5,0 V/div

Pedido: A e Vpp.

  1. Amplitude.A = 3,0 × 5,0 = 15 V
  2. Pico a pico.Vpp = 2A = 30 V
✅ A = 15 V · Vpp = 30 V.

2Fácil 16 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2012 – 1.ª fase O espectro do som emitido pela buzina de um carrinho tem componentes de frequências 400 Hz, 800 Hz e 1200 Hz.

2.1. O som é puro ou complexo? Justifique.

2.2. Determine a frequência fundamental e o período do som.

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2.1
É um som complexo: tem várias componentes harmónicas (a onda é a sobreposição de ondas harmónicas de 400, 800 e 1200 Hz).
2.2
Dados: componentes: 400, 800 e 1200 Hz

Pedido: f fundamental e T.

  1. A fundamental é a menor frequência (as outras são 2f e 3f).f = 400 Hz.
  2. Período.T = 1400 = 2,5 ms
✅ f = 400 Hz · T = 2,5 ms.

3Médio 20 pontos Adaptado de: Teste Intermédio 2014 – 12/02 Para determinar a velocidade do som no ar, dois microfones separados por 1,20 m foram ligados a um osciloscópio; o sinal sonoro chegou ao 2.º microfone 3,6 ms depois do 1.º. O valor tabelado é 343 m/s.

3.1. Determine a velocidade do som medida.

3.2. Determine o erro percentual.

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3.1
Dados: d = 1,20 m · Δt = 3,6 ms

Pedido: v.

  1. Converter.Δt = 3,6×10⁻³ s
  2. Relação.v = dΔt = 1,203,6×10⁻³ = 333 m/s
✅ v ≈ 333 m/s.
3.2
Dados: vexp = 333 m/s · vtab = 343 m/s

Pedido: erro (%).

  1. Definição.erro (%) = {{|vexp − vtab|×100|vtab}}
  2. Calcular.{{|333 − 343| × 100|343}} = 2,8 %
✅ Erro ≈ 2,8 %.

4Médio 12 pontos Adaptado de: Teste Intermédio 2013 – 29/04 O som de um diapasão, convertido num sinal elétrico e visualizado num osciloscópio, é…

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Opção
(A)
✔
Opção (A). O diapasão emite um som puro: sinal sinusoidal.

5Médio 20 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2015 – 1.ª fase Um sinal elétrico tem tensão U = 3,0·sen(400π·t) (V; s).

5.1. Determine a amplitude, a frequência e o período.

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5.1
Dados: U = 3,0·sen(400π t)

Pedido: A, f e T.

  1. Ler A e ω.A = 3,0 V · ω = 400π rad s⁻¹.
  2. Frequência.f = ω2π = 400π2π = 200 Hz
  3. Período.T = 1200 = 5,0 ms
✅ A = 3,0 V · f = 200 Hz · T = 5,0 ms.

6Difícil 16 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2017 – 1.ª fase Quando um sinal sonoro se propaga no ar há variações de pressão em cada ponto. Duplicando a amplitude de pressão (mesma frequência), a intensidade do som…

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Opção
(B)
✔
Opção (B). A intensidade é proporcional a P₀².

7Difícil 24 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2017 – Época Especial Uma corda comprida está esticada na horizontal com uma extremidade fixa. Uma pessoa faz oscilar a outra extremidade com frequência 2,0 Hz e produz uma onda de comprimento de onda 0,50 m.

7.1. Determine a velocidade de propagação.

7.2. Quanto tempo demora a onda a percorrer 5,0 m?

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7.1
Dados: f = 2,0 Hz · λ = 0,50 m

Pedido: v.

  1. Relação.v = λ·f = 0,50 × 2,0 = 1,0 m/s
✅ v = 1,0 m/s.
7.2
Dados: d = 5,0 m · v = 1,0 m/s

Pedido: t.

  1. Relação.t = dv = 5,01,0 = 5,0 s
✅ t = 5,0 s.

8Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais No ecrã de um osciloscópio, um período ocupa 4 divisões horizontais, com base de tempo de 2,0 ms/div. Qual é a frequência do sinal?

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Opção
(D)
✔
Dados: 4 div · 2,0 ms/div

Pedido: f.

  1. Período.T = 4 × 2,0 ms = 8,0 ms = 0,00800 s
  2. Frequência.f = 1T = 10,00800 = 125 Hz
✅ f = 125 Hz → opção (D).

9Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um sinal visto num osciloscópio tem, do eixo até ao máximo, 3 divisões verticais, com sensibilidade de 0,5 V/div. Qual é a amplitude do sinal?

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Opção
(B)
✔
Dados: 3 div · 0,5 V/div

Pedido: A.

  1. Amplitude = divisões × sensibilidade.A = 3 × 0,5 = 1,5 V
✅ A = 1,5 V → opção (B).

10Fácil 8 pontos Item no estilo dos exames nacionais Uma onda propaga-se numa corda com velocidade de 12 m/s e frequência 4 Hz. Qual é o comprimento de onda?

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Opção
(B)
✔
Dados: v = 12 m/s · f = 4 Hz

Pedido: λ.

  1. v = λ f.λ = vf = 124 = 3,00 m
✅ λ = 3,00 m → opção (B).

11Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um emissor de sinais sonoros recebe o eco de um obstáculo 0,20 s depois da emissão. Sabendo que a velocidade do som no ar é 340 m/s, a que distância está o obstáculo?

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Opção
(D)
✔
Dados: v = 340 m/s · Δt = 0,20 s

Pedido: d.

  1. O som vai e volta.2d = v Δt ⇒ d = v Δt2 = 340 × 0,202 = 34 m
✅ d = 34 m → opção (D).

12Fácil 8 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um sinal harmónico tem frequência de 440 Hz. Qual é o seu período?

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Opção
(D)
✔
Dados: f = 440 Hz

Pedido: T.

  1. T = 1/f.T = 1440 = 0,00227 s = 2,3 ms
✅ T = 2,3 ms → opção (D).

13Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Num gráfico da variação de pressão de um som em função do tempo contam-se 3 períodos em 10 ms. Qual é a frequência do som?

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Opção
(C)
✔
Dados: 3 períodos em 10 ms

Pedido: f.

  1. Período.T = 10 ms3 = 3,33 ms = 0,0033 s
  2. Frequência.f = 1T = 300 Hz
✅ f = 300 Hz → opção (C).

14Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um trovão ouve-se 1,0 s depois do relâmpago. Sabendo que a luz chega “instantaneamente” e que o som no ar anda a 340 m/s, a que distância caiu o raio?

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Opção
(B)
✔
Dados: Δt = 1,0 s · v = 340 m/s

Pedido: d.

  1. Movimento uniforme do som.d = v Δt = 340 × 1,0 = 340 m
✅ d = 340 m → opção (B).

15Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais No ecrã de um osciloscópio, um período ocupa 2 divisões horizontais, com base de tempo de 0,5 ms/div. Qual é a frequência do sinal?

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Opção
(B)
✔
Dados: 2 div · 0,5 ms/div

Pedido: f.

  1. Período.T = 2 × 0,5 ms = 1,0 ms = 0,00100 s
  2. Frequência.f = 1T = 10,00100 = 1000 Hz
✅ f = 1000 Hz → opção (B).

➡️ A seguir

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