Ficha nº2 – Ondas Transversais e longitudinais
1. Na tentativa de estimar a distância entre as duas encostas de um vale, o João emitiu um sinal sonoro e verificou que o respetivo eco era detetado 5,0 s depois.
Dadas as condições climatéricas do momento, o João considerou que o sinal se propagou com uma velocidade de módulo 340 m s-1.
1.1 Determina a distância estimada pelo João.
1.2 Se o João realizasse esta experiência com condições climatéricas muito diferentes deveria considerar o mesmo módulo de velocidade de propagação do sinal? Justifica.
1.1
Como o sinal percorre duas vezes a distância entre as encostas até à receção do eco, a distância estimada é 850 m.
1.2 Uma vez que a velocidade de propagação de uma onda depende do meio de propagação e as condições climatéricas alteram as condições de propagação de um sinal, então o módulo da velocidade de propagação do sinal no ar não será exatamente o mesmo
2. De entre os seguintes exemplos de ondas, identifica as que são eletromagnéticas.
(A) Ondas de rádio usadas na comunicação das cadeias de radio.
(B) Ondas sísmicas.
(C) Ondas sonoras.
(D) Raios ultravioleta.
(E) Ondas de uma seara num dia de vento.
- Opção (A), (D)
3. Num balde com água, bate-se com um pau, a cada 0,40 s. A onda que se produz propaga-se com uma velocidade de 0,50 m s-1.
Considera o meio homogéneo.
3.1 Determina a frequência da onda.
3.2 Qual é o seu comprimento de onda?
3.3 Se a frequência dos batimentos da régua na água aumentar, que alterações ocorrem com:
(A) a frequência da onda;
(B) o seu comprimento de onda;
(C) a sua velocidade de propagação?
3.1
3.2
3.3
(A) A frequência da onda também aumenta. A frequência da onda é igual à frequência da fonte que a produziu; portanto, se esta aumenta, a frequência da onda também aumenta.
(B) O comprimento de onda diminui. Sendo a velocidade de propagação constante, se a frequência aumenta, o comprimento de onda diminui (são inversamente proporcionais).
(C) A velocidade de propagação mantém-se, pois o meio de propagação é o mesmo e a velocidade não depende da frequência.
4. Seleciona a opção correta.
(A) Todos os pulsos (perturbações) são periódicos.
(B) Uma onda solitária é um sinal de longa duração.
(C) Em todas as ondas há vibração das partículas de um meio.
(D) Uma onda é a propagação de uma perturbação no espaço e no tempo.
- Opção (D)
5. Porque é que os astronautas da Estação Espacial Internacional comunicam através de ondas de rádio quando estão fora da nave, mesmo estando uns ao lado dos outros?
O som é uma onda mecânica, propaga-se devido à vibração das partículas do meio.
Como no espaço não há atmosfera, os astronautas recorrem a ondas eletromagnéticas para comunicarem.
6. Um sinal é uma perturbação que ocorre num dado lugar e num dado instante e, pode ser usada para transmitir informação (comunicação).
6.1 A qual dos seguintes fenómenos ondulatórios estão associadas ondas longitudinais?
(A) Propagação da luz.
(B) Propagação do som.
(C) Vibração da corda de uma guitarra.
(D) Ondas sísmicas secundárias (ondas S).
6.2 Quando as partículas de um meio (sólido, líquido ou gasoso) vibram na mesma direção do transporte de energia, a onda é do tipo …
(A) longitudinal.
(B) eletromagnética.
(C) estacionária.
(D) transversal.
6.3 A transferência de energia, ao longo do meio, depende da velocidade de propagação da perturbação no meio.
As ondas classificam-se consoante a direção de propagação.
Classifica o tipo de ondas em que as partículas do meio vibram fazendo ângulos retos com a direção de transporte de energia.
6.4 Uma onda transversal propaga-se numa corda e transporta energia no sentido de este para oeste.
As partículas desse meio vibram …
(A) somente de este para oeste.
(B) tanto para este como para oeste.
(C) somente de norte para sul.
(D) tanto para norte como para sul
6.1 Opção (B)
6.2 Opção (A)
6.3 Transversais
6.4 Opção (D)
7. Classifica como verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmações seguintes.
A. A frequência de uma onda é o número de oscilações que a fonte emissora gera por unidade de tempo.
B. Atendendo à natureza das partículas do meio onde se propaga uma onda periódica, o período desta depende apenas do período de oscilação das partículas do meio.
C. Uma onda propaga-se com velocidade diferente em meios diferentes. A velocidade de propagação é maior em materiais gasosos.
D. A velocidade de propagação de uma onda é sempre determinada pelo quociente v = λ/T.
E. Todas as ondas se propagam no vazio e em meios materiais.
Verdadeiras: A; D
Falsas : C; B; E
8. Comparando a direção de propagação da onda com a da vibração das espiras, classifica as ondas formadas em cada uma das molas da figura.
1ª – Onda longitudinal – a propagação ocorre na mesma direção da vibração das espiras.
2ª Onda transversal – a propagação ocorre na direção perpendicular à direção da vibração das espiras;
9. As perturbações, de curta duração, são muitas vezes designadas por «pulsos».
Assinala a única opção que pode corresponder a um pulso.
(A) Vibração das hastes de um diapasão durante 6 s.
(B) Som produzido por uma varinha magica em funcionamento.
(C) homem a cantarolar.
(D) Leve toque na superfície da água.
- Opção (D)
10. Considera uma onda transversal que se propaga num determinado meio.
Seleciona a opção que traduz o modo de vibração das partículas do meio.
(A) Deslocam-se com movimento retilíneo uniforme.
(B) Vibram numa direção perpendicular à direção de propagação da onda.
(C) Vibram numa direção paralela à direção de propagação da onda.
(D) Vibram com movimento retilíneo uniforme.
- Opção (B)
11. Sentadas no cais, duas pessoas veem ao longe o barco que está a pescar a subir e a descer, sem quase se deslocar horizontalmente.
11.1 Classifica as ondas que agitam o barco.
11.2 Explica porque é que o barco não se desloca horizontalmente.
11.1 Transversais
11.2 A água move-se verticalmente em torno de um nível médio, por isso se vê o barco a subir e descer.
A onda propaga-se sobre a superfície sem transporte de matéria (só de energia), por isso não arrasta o barco horizontalmente.
12. A figura representa uma campainha encerrada dentro de uma campânula de vidro à qual se adaptou uma máquina de vazio.
A campainha está suspensa no interior da campânula, segura por um material bom isolador acústico.
Supõe que a Joana atuou repetidamente na máquina de vazio, extraindo a quase totalidade do ar.
12.1 De seguida, uma pilha foi ligada aos terminais da campainha e esta começou a vibrar repetidamente, de tal forma que essas vibrações …
(A) atravessaram as paredes da campânula e foram ouvidas pela Joana.
(B) foram absorvidas pelas paredes da campânula e não foram ouvidas pela Joana.
(C) foram absorvidas pelo ar muito rarefeito ainda presente na campânula e não foram ouvidas pela Joana.
(D) não se propagaram no ar, quase inexistente, pelo que não foram ouvidas pela Joana.
12.2 Posteriormente, com a campainha ainda ligada à pilha, a Joana abriu rapidamente a válvula da platina da campânula e ouviu nitidamente o som da campainha.
Explica porquê.
12.1 Opção (D)
12.2 Ao abrir a válvula, entrou imediatamente ar para o interior da campânula até se atingir uma pressão de ar igual no interior e no exterior. A partir do momento em que a campainha fica rodeada por um material gasoso (ar), as suas vibrações são propagandas pelo ar, deste para as paredes da campânula e destas para ar exterior, pelo que a Joana ouve o respetivo som com nitidez.
13. Numa tina de ondas, o movimento oscilatório periódico do agitador produz ondas à superfície do líquido que se encontra na tina.
Seleciona a opção incorreta.
(A) A distância entre dois máximos consecutivos de uma onda é o comprimento de onda.
(B) A velocidade de propagação da onda na superfície de um líquido depende do meio. Assim, em líquidos diferentes, têm-se velocidades de propagação diferentes.
(C) As grandezas v, f e λ estão relacionadas pela equação v = λ f; portanto, como v é constante para um dado meio, quanto maior for o valor de f, menor será o valor de λ nesse meio.
(D) A frequência da onda é igual à frequência de oscilação da fonte que a gerou.
- Opção (C)
14. Nos jogos de futebol é comum ver o público, mesmo sentado, a agitar os braços da esquerda para a direita criando um efeito de onda em toda a plateia.
Classifica a onda gerada nestas circunstâncias quanto à direção de propagação.
Longitudinal
15. A velocidade de propagação de uma onda depende das características do meio.
A Rafaela, a Lara e o Rui foram até uma ponte metálica para fazer uma experiência relacionada com o som.
A Rafaela manteve-se em pé numa extremidade da ponte. A Lara ficou na outra extremidade da ponte, com um ouvido encostado à estrutura da ponte. O Rui ficou no centro da ponte e bateu uma vez, com uma pedra, na estrutura metálica da ponte. Em consequência:
• a Rafaela viu o Rui dar a pancada e ouviu o som cerca de 0,60 s depois;
• a Lara ouviu dois sons de pancada separados por um intervalo de tempo de 0,56 s.
A temperatura ambiente era de 20 ºC. A velocidade de propagação das ondas sonoras no ar, a 20 ºC, é 340 m s-1.
15.1 Explica a razão pela qual a Lara ouviu dois sons enquanto a Rafaela só ouviu um som.
15.2 Calcula o comprimento da ponte.
15.3 Calcula a velocidade do som no metal de que é constituída a ponte.
15.1 A Rafaela ouviu o som da pancada que se propagou através do ar.
Como a velocidade de propagação das ondas sonoras depende do meio, a Lara ouviu o som da pancada que se propagou através da estrutura metálica da ponte e o som da pancada que se propagou através do ar.
15.2 A Rafaela está a uma distância de:
O comprimento da ponte será aproximadamente o dobro desta distância = 2 x 204 = 408 m
15.3 O primeiro som que a Lara ouviu foi o som que se propagou através da estrutura da ponte, porque as ondas sonoras propagam-se mais rapidamente nos sólidos do que nos gases.
O segundo som corresponde à propagação através do ar e foi ouvido em simultâneo pela Rafaela e pela Lara, tendo demorado 0,60 s a chegar ao ouvido da Lara
Se a diferença entre os dois sons ouvidos pelo pela Lara foi de 0,056 s, isso significa que o tempo demorou o som da pancada transmitida através da estrutura da ponte, para percorrer a distância de 204 m, foi Δt = 60 – 56 = 4 s
16. A figura representa o esquema de uma perturbação periódica.
Sabendo que a velocidade de propagação da onda é de 16 m s-1, determina:
16.1 o comprimento de onda;
16.2 a amplitude desta onda;
16.3 a frequência de oscilação.
16.1
16.2 A = 1,5 x 0,02 = 0,03 m
16.3
