Ondulatória nos vestibulares e ENEM: fazendo exercícios!

Nesse artigo vamos falar sobre como é a cobrança da ondulatória nos vestibulares. Com efeito, o assunto de ondulatória compreende o estudo das ondas e suas interações com a matéria além da sua descrição de propagação. Decerto, esse tema é um dos assuntos mais ricos dentro da física com relação as aplicações cotidianas e tecnológicas. Por isso, esse é um dos assuntos queridinhos dos vestibulares e seleções para instituições de ensino superior.

Nesse sentido, hoje nós da MeuGuru trazemos esse artigo voltado para você jovem aspirante a Gurunauta que está nessa fase de preparação para vestibulares. Com efeito, nesse texto trataremos de te dar algumas dicas dos principais tópicos que são cobrados na prova do ENEM e vestibulares. Além disso, nós ainda vamos te mostrar duas questões de ondulatória, uma da temida FUVEST e uma do ENEM com resolução passo a passo comentada por nós. Então, vem conosco que hoje vamos mergulhar dentro do mundo das ondas.

Principais tópicos de ondulatória nos vestibulares e ENEM

Decerto, a ondulatória física possui diversos aspectos interessantes. Por isso, torna-se um assunto extremamente atrativo para bancas e elaboradores de provas. Todavia, alguns temas dentro da ondulatória preferidos pelas bancas de forma geral e logo saber esses assuntos faz uma tremenda diferença para você.

Portanto, entendendo a importância desse assunto para você que está prestes a pleitear uma vaga para alguma universidade seja via ENEM ou outro vestibular decidimos te ajudar. Com efeito, agora vamos te mostrar os principais tópicos e fórmulas de ondulatória que você precisa saber para passar.

1. Ondas Mecânicas:
   • Características das ondas: amplitude, comprimento de onda, frequência e velocidade.
   • Equação fundamental das ondas: v = λf (onde v é a velocidade, λ é o comprimento de onda e f é a frequência).
   • Ondas transversais e longitudinais.
   • Reflexão, refração, difração e interferência de ondas.
   • Princípio da superposição de ondas.
2. Ondas Sonoras:
   • Intensidade e nível de intensidade sonora.
   • Frequência e altura do som.
   • Efeito Doppler.
   • Ressonância e batimentos.
3. Óptica:
   • Reflexão da luz: leis da reflexão.
   • Refração da luz: leis da refração e índice de refração.
   • Lentes convergentes e divergentes: equação dos pontos conjugados.
   • Espelhos planos e espelhos esféricos: equação dos pontos conjugados.
   • Interferência e difração da luz.
4. Ondas Eletromagnéticas:
   • Características das ondas eletromagnéticas.
   • Espectro eletromagnético.
   • Velocidade da luz no vácuo e no meio material.
   • Relações entre frequência, comprimento de onda e velocidade da luz: c = λf (onde c é a velocidade da luz, λ é o comprimento de onda e f é a frequência).

Ondulatória nos vestibulares: Resolvendo uma questão do ENEM

Agora, veremos como uma questão de ondulatória aparece no ENEM.

(ENEM 2021) As radiações ionizantes são caracterizadas por terem energia suficiente para arrancar elétrons de um átomo. Ao interagirem com os tecidos do corpo humano, dão origem a diversos efeitos, que podem levar à morte de células. Os principais tipos de radiação ionizante são as radiações gama (originadas em transições nucleares), raios X (originados em transições eletrônicas), alfa (núcleos de hélio), elétrons e nêutrons. O quadro apresenta algumas propriedades para esses diferentes tipos de radiação.

Para uma mesma intensidade de radiação, a que tem o menor poder de penetração em tecidos é a radiação

Ondulatória nos vestibulares: Solução passo a passo de uma questão de ondulatória do ENEM

Então, resolveremos essa questão. Decerto, essa questão é simples de ser resolvida uma vez que envolve apenas conceitos teóricos. Porém, não deve ser subestimada uma vez que requer sua interpretação e análise dos dados. Nesse sentido, vamos as análises.

Certamente, essa questão envolve os conceitos de ondas eletromagnéticas. Assim, exigindo do candidato que ele tenha um domínio teórico e fundamental do assunto. Ademais, o tópico aqui trabalhado se refere ao poder de penetração de uma onda eletromagnética (radiação). Decerto, o poder de penetração de uma radiação é associado a sua capacidade de penetrar (atravessar) certos obstáculos. Em suma, uma radiação capaz de atravessar barreiras/obstáculos mais densos (maior quantidade de constituintes) tem maior poder de penetração.

Nesse sentido, vale apena entendermos o que faz uma onda ter maior/menor poder de penetração. Com efeito, uma onda tem maior poder de penetração ao passo que é menos densa e menos carregada. Assim, quanto menor sua carga e massa mais fácil é para ela penetrar em certas superfícies. De fato, isso é esperado uma vez que ela não irá interagir via interação eletromagnética com os constituintes da matéria das superfícies que está incidindo.

Portanto, de posse disso somos já capazes de resolver essa questão. De fato, como queremos a que tem menor poder de penetração queremos então determinar a onda mais densa e mais carregada. Assim, segue que a radiação com as características mencionadas deve ser a alfa visto que sua carga é +2 e sua massa é 4 em unidades da tabela dada.

Ondulatória nos vestibulares: Resolvendo uma questão da FUVEST!

Então, agora vamos apresentar a solução passo a passo de uma questão da FUVEST. Nesse sentido, apresentamos o seu enunciado a seguir.

(FUVEST-SP) Um grande aquário, com paredes laterais de vidro, permite visualizar, na superfície da água, uma onda que se propaga. A figura representa o perfil de tal onda no instante T_o. Durante sua passagem, uma bóia, em dada posição, oscila para cima e para baixo e seu deslocamento vertical (y), em função do tempo, está representado no gráfico. Com essas informações, é possível concluir que a onda se propaga com uma velocidade, aproximadamente, de ?

Com efeito, excluímos aqui as alternativas. De fato, aqui não precisamos chutar ou simplesmente marcar alguma delas, pois, vamos resolvê-la com você Gurunauta. Então, primeiro a se fazer nessa questão é analisar os dados que foram fornecidos. Em particular, esses dados foram fornecidos a partir de dois gráficos um associado ao deslocamento em x e outro ao deslocamento em y da onda.

Solução passo a passo de uma questão de ondulatória da FUVEST

Decerto, o primeiro gráfico nos permitirá descobrir o comprimento de onda quanto o segundo nos fornecerá o período de oscilação. Com efeito, teremos essas informações visto que o comprimento de onda é simplesmente a distância que a onda percorre em uma oscilação, logo, como o primeiro gráfico dá exatamente o deslocamento de unidades de distância ele nos fornecerá isso bastando notar que a onda completa o deslocamento ou uma oscilação completa quando anda quatro bloquinhos de 5m.

Por outro lado, o segundo gráfico nos fornecerá o período. Decerto, isso ocorrerá devido ao seu eixo horizontal ser associado a coordenada do tempo e logo ao termos uma oscilação completa teremos a informação do período T da onda.

De posse disso, segue que as análises acima são feitas nos gráficos da questão a seguir.

Então, de posse das quantidades calculadas acima podemos determinar a velocidade da onda simplesmente fazendo a razão dessas quantidades. Portanto, obteremos que a velocidade da onda é dada por:

Referência

• GIOVANNI, José Ruy; BONJORNO, José Roberto; FIORENTTINI, Décio. Física: os fundamentos da física. Volume 2. 1. ed. São Paulo: FTD, 2014.
• RAMALHO JÚNIOR, Francisco; FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo Antônio de Toledo. Os Fundamentos da Física. Volume 2. 10. ed. São Paulo: Moderna, 2019.
• RAMALHO JÚNIOR, Francisco; FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo Antônio de Toledo. Física: uma abordagem contextualizada. Volume 2. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2017.
• ALVARENGA, Beatriz; MÁXIMO, Antônio. Física. Volume Único. 2. ed. São Paulo: Scipione, 2017.
• SÓ FÍSICA. Ondulatória. Disponível em: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Fisica2/ondulatoria.php. Acesso em: 15 nov. 2023.
• FÍSICA INTERATIVA. Disponível em: http://www.fisicainterativa.com.br/. Acesso em: 15 nov. 2023.
• UNIVERSIDADE VIRTUAL. Disponível em: https://www.universidadevirtual.com.br/. Acesso em: 15 nov. 2023.
• HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de física. Volume 2. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.
• GUALTER, José; NEWTON, Máximo; HELOU, Ricardo. Tópicos de física. Volume 2. 2. ed. São Paulo: Saraiva, 2012.
• NUSSENZVEIG, Moysés. Física clássica: eletricidade e magnetismo, ondas, óptica e física moderna. Volume 3. 4. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2016.