Lista de Exercícios de Física III - 1º Semestre 2023

LISTA DE EXERCÍCIOS DE FÍSICA III 1º SEMESTRE 2023 Os Capítulos são do Livro Física uma abordagem estratégica de Randall D Knight 2ª Edição Lista 05 Todos os exercícios são do livro Curso de Física vol 2 Randall D Knight As listas têm a finalidade de aprimoramento do conteúdo estudado em classe e servirão de base para os testes em sala Para aqueles interessados em desafios sugerimos também alguns exercícios mais avançados esses não serão cobrados nos testes em sala Lista de Ondas Progressivas Cap 20 Lista Q4 6 13 17 24 35 37 42 52 59 60 66 67 72 Q4 A FIGURA Q204 mostra o gráficoinstantâneo e o gráficohistória para um pulso de onda que se propaga em uma corda esticada Os gráficos descrevem a mesma onda sob diferentes perspectivas a Em que sentido a onda se propaga Explique b Qual é a velocidade da onda 6 Desenhe o gráficoinstantâneo correspondente a Dx t 10 s no instante t 10 s para a onda representada na FIGURA EX206 13 O deslocamento de uma onda que se propaga no sentido negativo do eixo y é Dy t 52 cm sen55y 72t onde y está em m e t em s Quais são a a freqüência b o comprimento de onda e c a velocidade da onda Errata esclarecimentos Atenção com o gabarito do ex 6 disponível em um manual de soluções que acompanha o texto o qual está errado está com o sentido invertido Aliás os gabaritos seja no fim do livro ou nesse manual para os exs 45 e 7 também estão todos incorretos 17Versão modificada Um altofalante localizado na origem de coordenadas emite ondas sonoras de uma frequência específica num dia em que a velocidade do som é de 340 ms Num dado instante cristas de onda distintas atingem simultaneamente observadores localizados nas coordenadas xy 40 0m e 0m 30m a Qual a distância radial entre as frentes de onda esféricas que correspondem a cada crista b Que condição o comprimento de onda dessas ondas precisa satisfazer para que a situação descrita no item a possa ocorrer c Calcule os dois menores valores de frequência para o som que sejam compatíveis com a condição do item b 24 a Uma estação de rádio FM transmite na freqüência de 1013 MHz Qual é o comprimento de onda da emissora b Qual é a freqüência de uma fonte sonora que emite o mesmo comprimento de onda no ar a 20C 35 Um altofalante posicionado sobre um poste alto emite ondas sonoras igualmente em todas as direções Se a potência do som na saída do altofalante é 50 W a que distância dele o nível de intensidade sonora é de 90 dB 37 Num dia em que a velocidade do som é 340 ms um amigo seu canta em voz alta emitindo uma única nota de 400 Hz enquanto corre em sua direção a 250 ms a Que freqüência você escuta b Que freqüência o seu amigo ouviria se você subitamente começasse também a emitir uma nota musical de 400 Hz 42 A FIGURA P2042 é um gráficoinstantâneo para t 0 de uma onda de 50 Hz que se propaga para a esquerda a Qual é a velocidade da onda b Qual é a sua constante de fase c Escreva a equação para os deslocamentos produzidos no meio por esta onda 52 Uma onda sonora é descrita pela função Dyt 00200 mm sen896radmy3140radst4 rad onde y está m e t em s a Em que sentido a onda se propaga b Ao longo de que eixo oscilam as partículas do ar c Quais são os valores do comprimento de onda da velocidade de onda e do período de oscilação d Desenhe o gráfico da velocidade versus tempo correspondente a Dy 100 m t para y100m desde t 0 s até t 400 ms 59 Um barbante com densidade linear de 20 gm esta esticado ao longo do semieixo positivo de x sob uma tensao de 20 N Uma das extremidades do barbante em x 0 m amarrada a um gancho que oscila para cima e para baixo com frequéncia de 100 Hz efetuando deslocamentos maximos de 10 mm No instante t 0 s o gancho esta em seu ponto mais baixo a Quanto valem a velocidade e 0 comprimento de onda no barbante b Quanto valem a amplitude e a constante de fase da onda c Escreva a equacao para o deslocamento Dx t produzido no meio pela propagagao da onda progressiva d Qual é o deslocamento de um ponto do barbante na posiao x 050 m e no instante t15 ms 60 A FIGURA P2060 mostra 0 graficoinstantaneo de uma e 45 oo a 45 ms onda que se propaga para a direita ao longo de uma corda a 5 45 ms Neste instante qual 6 a velocidade dos pontos 1 2 e 3 da corda 0 1 3 2 30cm FIGURA P2060 66 Lasers podem ser usados para perfurar ou cortar materiais Um laser gera uma série de pulsos de alta intensidade ao invés de um feixe continuo de luz Cada pulso contém 500 mJ de energia e dura 10 ns O laser dispara 10 desses pulsos por segundo a Qual é a poténcia de pico da luz do laser A poténcia de pico é a saida de poténcia durante um dos pulsos de 10 ns b Qual é a poténcia média de saida do laser A poténcia média é a energia total emitida por segundo c Uma lente foca o feixe de laser em um circulo de 10 m de diametro de um alvo Durante um pulso do laser qual é a intensidade de luz sobre o alvo d A intensidade da luz solar ao meiodia 6 aproximadamente 1100 Wm Qual a razdo entre a intensidade do laser sobre 0 alvo e a intensidade do Sol ao meiodia 67 A intensidade do som a 50 m de uma sirene de alerta contra tornados é de 010 Wm a Qual é a intensidade a 1000 m b A intensidade mais fraca que provavelmente sera ouvida acima do ruido de fundo é de 1 uWm Estime a distancia maxima na qual a sirene pode ser ouvida 72 Um professor de fisica demonstra o efeito Doppler amarrando um gerador de som de 600 Hz a uma corda de 10 m de comprimento e girandoa sobre sua cabeca em um circulo horizontal a 100 rpm Qual é a menor e qual é a maior frequéncia ouvida por um aluno na sala de aula Cap 20 Exs desafiadores veja acima 79 81 79 Uma maneira de monitorar o aquecimento global é medir a temperatura média do oceano Os pesquisadores fazem isso medindo o tempo que leva para que pulsos de onda se propaguem dentro dágua ao longo de grandes distâncias A uma profundidade de 1000 m onde a temperatura do oceano se mantém estável e próxima de 4C a velocidade média do som é 1480 ms A partir de medidas de laboratório sabese que a velocidade do som aumenta 40 ms para cada 10C de aumento da temperatura Em um experimento onde os sons gerados próximo à Califórnia são detectados no Pacífico Sul as ondas sonoras percorrem 8000 km Se a menor alteração de tempo que pode ser detectada com confiança for de 10 s qual será a menor alteração da temperatura média possível de ser medida 81 Uma corda de massa m e comprimento L está pendurada no teto de uma casa a Demonstre que a velocidade de onda na corda a uma distância y acima da extremidade inferior é b Demonstre que o tempo para que um pulso percorra o comprimento da corda é