Em um show realizado em um local aberto, são dispostas duas caixas de som idênticas no centro do palco. Um operador de som, com o intuito de averiguar se o som será bem distribuído em todo o espaço, de forma que todos os participantes tenham a mesma experiência sonora, caminha em linha reta $r$ paralela à borda do palco, como indicado na figura.
Duas fontes sonoras idênticas e a linha $r$ percorrida pelo operador.
Ao se mover sobre a linha, o operador observa que em certas regiões a intensidade sonora diminui e em certas regiões a intensidade sonora aumenta. O fenômeno físico que descreve o fato observado é:
As ondas emitidas pelas duas caixas se superpõem. Dependendo da diferença de caminho até cada ponto da linha $r$, elas chegam com fases diferentes.
Quando chegam em fase, ocorre interferência construtiva e a intensidade sonora aumenta. Quando chegam em oposição de fase, ocorre interferência destrutiva e a intensidade diminui.
O fenômeno observado é, portanto, a interferência.
Sobre os conceitos dos estados físicos da matéria e suas mudanças de fase, três estudantes realizaram as seguintes afirmações:
Afirmação do Estudante 1: Para a água no estado sólido passar para o estado líquido, é necessário que ela receba energia. No processo inverso ocorre a liberação de energia.
Afirmação do Estudante 2: A temperatura de ebulição da água é influenciada pela pressão ambiente, sendo que quanto maior a pressão ambiente menor será a temperatura de ebulição.
Afirmação do Estudante 3: Uma mesma quantidade de água no estado sólido tem densidade menor do que no estado líquido, visto que ela ocupa um volume maior.
Assinale a alternativa CORRETA.
A afirmação $1$ é verdadeira: a fusão é um processo endotérmico, enquanto a solidificação libera energia.
A afirmação $2$ é falsa. A ebulição ocorre quando a pressão de vapor do líquido se iguala à pressão externa; aumentando a pressão ambiente, é necessária uma temperatura maior para a ebulição.
A afirmação $3$ é verdadeira: para a mesma massa, o gelo ocupa volume maior que a água líquida e, portanto, apresenta densidade menor.
Assim, estão corretas apenas as afirmações $1$ e $3$.
É muito comum que na maioria das residências existam espelhos planos para que as pessoas possam enxergar sua imagem. Nesse caso, ocorre um fenômeno em que os raios que provêm de um objeto emissor de luz se refletem no espelho e o raio refletido se propaga em uma linha reta que passa pela imagem formada dentro do espelho, assim como ilustrado na figura:
Formação de imagem virtual em um espelho plano.
A partir do princípio físico associado ao fenômeno descrito, analise as proposições:
I - A distância entre o objeto e o espelho plano é a mesma da imagem até o espelho.
II - Os raios que saem de cada ponto do objeto se propagam em todas as direções e todos atingem o olho do observador.
III - Os raios que atingem o olho do observador são emitidos pela imagem.
Assinale a alternativa CORRETA:
A proposição I é verdadeira: em espelhos planos, objeto e imagem ficam simetricamente posicionados em relação ao plano do espelho, logo $d_o = d_i$.
A proposição II é falsa. De cada ponto do objeto saem raios em várias direções, mas apenas parte deles, após a reflexão, atinge o olho do observador.
A proposição III também é falsa. A imagem é virtual e não emite raios; o observador percebe a imagem porque prolonga mentalmente, para trás do espelho, os raios refletidos que chegam aos olhos.
Somente a proposição I é correta.
Após passar por um processo isotérmico, um gás ideal teve seu volume triplicado. Considerando $P_1$ a pressão inicial e $P_2$ a pressão final do gás, assinale a alternativa CORRETA:
Em uma transformação isotérmica de uma quantidade fixa de gás ideal, vale a lei de Boyle: $P_1V_1 = P_2V_2$.
Como o volume final é o triplo do inicial, $V_2 = 3V_1$. Assim, $P_1V_1 = P_2(3V_1)$.
Cancelando $V_1$, obtemos $P_2 = \dfrac{P_1}{3}$.
Cada alimento possui certa quantidade de “Calorias”. Uma forma de determinar as calorias dos alimentos é por meio de sua combustão em um calorímetro de água, que consiste em um recipiente que impede a troca de calor com o meio externo. No interior de um calorímetro de água, foram colocados $10\text{ g}$ de um alimento desconhecido, que, ao entrar em combustão completa, elevou a temperatura de $1\text{ kg}$ de água de $25^\circ\text{C}$ para $63{,}7^\circ\text{C}$. Desprezando-se a quantidade de energia absorvida pelo calorímetro e considerando que $100\%$ da energia do alimento resultou em variação da temperatura de água. Com base nas informações adicionais, o alimento que foi inserido no calorímetro foi:
Informações adicionais fornecidas no caderno.
A variação de temperatura da água é $\Delta T = 63{,}7 - 25 = 38{,}7^\circ\text{C}$.
Como $m = 1000\text{ g}$ e $c = 1\text{ cal/(g}\cdot^\circ\text{C)}$, o calor absorvido pela água é $Q = mc\Delta T = 1000\cdot 1\cdot 38{,}7 = 38700\text{ cal}$.
Logo, a combustão de $10\text{ g}$ do alimento forneceu $38{,}7\text{ kcal}$, correspondendo a $3{,}87\text{ kcal/g}$.
De acordo com a tabela, esse valor corresponde ao açúcar.
Para a realização de um experimento, uma professora une duas cordas de violão (corda $1$ e corda $2$) com densidades lineares $\mu_1$ e $\mu_2$. Ao medir a densidade das cordas, a professora observa que a densidade da corda $2$ é nove vezes maior que a densidade da corda $1$. A professora tenciona as cordas emendadas aplicando a mesma tensão sobre as duas e aplica um pulso de onda na primeira corda, que se propaga com velocidade $v_1$ e frequência $f$. O pulso, ao se propagar ao longo das cordas, terá uma parte refletida na mesma corda $1$ com velocidade $v_{\text{refletida}}$ e frequência $f_1$ e uma parte refratada na corda $2$ com velocidade $v_{\text{refratada}}$ e frequência $f_2$. Sabendo disso, indique como as velocidades do pulso refletido e refratado se relacionam com a velocidade inicial $v_1$ e indique como as frequências $f_1$, $f_2$ e $f$ se relacionam.
Cordas $1$ e $2$ emendadas e submetidas à mesma tensão.
A velocidade de propagação de uma onda em uma corda tensionada é $v = \sqrt{\dfrac{T}{\mu}}$.
O pulso refletido continua na corda $1$, portanto sua velocidade é a mesma da onda incidente: $v_{\text{refletida}} = v_1$.
Como $\mu_2 = 9\mu_1$ e a tensão $T$ é a mesma nas duas cordas, $v_{\text{refratada}} = \sqrt{\dfrac{T}{9\mu_1}} = \dfrac{1}{3}\sqrt{\dfrac{T}{\mu_1}} = \dfrac{v_1}{3}$.
A frequência é determinada pela fonte e não muda na reflexão nem na passagem pela junção. Assim, $f_1 = f_2 = f$.
Uma pessoa parada no acostamento de uma rodovia vê uma ambulância se aproximar com velocidade de $0{,}1$ da velocidade do som no ar. A ambulância está com a sirene ligada e emite um som puro com a frequência de $1100\text{ Hz}$. Devido ao efeito Doppler, o som ouvido pela pessoa terá uma frequência de aproximadamente:
O observador está parado e a fonte se aproxima. Para esse caso, $f' = f\dfrac{v}{v-v_s}$, em que $v$ é a velocidade do som e $v_s$ é a velocidade da fonte.
Como $v_s = 0{,}1v$, temos $f' = 1100\dfrac{v}{v-0{,}1v} = \dfrac{1100}{0{,}9} \approx 1222\text{ Hz}$.
Como a fonte se aproxima, a frequência percebida é maior que a emitida.