Ondulatória para o Enem

Uma onda é uma perturbação gerada no espaço capaz de transportar energia. A Ondulatória é o ramo da Física que estuda as características, propriedades e fenômenos relacionados com as ondas.

Tópicos de Ondulatória

Classificação das ondas

As ondas podem ser classificadas quanto à natureza, direção de vibração e direção de propagação.

• Classificação quanto à natureza: mecânicas ou eletromagnéticas;

• Classificação quanto à direção de vibração: transversais ou longitudinais;

• Classificação quanto à direção de propagação: unidimensionais, bidimensionais e tridimensionais.

Grandezas

As ondas possuem algumas grandezas que as caracterizam:

• Frequência: Número de ondas geradas em um intervalo de tempo específico. A unidade de medida para frequência indicada pelo Sistema Internacional de Unidades é o Hz (Hertz), que significa ondas por segundo.

• Período: tempo necessário para a geração de uma onda completa.

• Comprimento de onda: é representado pela letra grega lambda (λ);

• Velocidade da onda: é determinada pelo produto do comprimento de onda e a frequência.

V = λ . F

Fenômenos ondulatórios

Veja alguns dos fenômenos ondulatórios:

• Reflexão;

• Refração;

• Interferência;

• Ressonância;

• Eco;

• Polarização;

• Efeito Doppler.

Ondulatória no Enem

De acordo com o edital do Exame Nacional do Ensino Médio (Enem), os candidatos devem reconhecer as características e propriedades dos fenômenos que envolvem ondas, relacioná-los e saber identificá-los em diferentes contextos.

Veja três exemplos de questões sobre Ondulatória que estiveram em provas anteriores do Enem.

Exercício 1) (ENEM/2015) A radiação ultravioleta (UV) é dividida, de acordo com três faixas de frequência, em UV-A, UV-B e UV-C, conforme a figura.

Para selecionar um filtro solar que apresente absorção máxima na faixa UV-B, uma pessoa analisou os espectros de absorção da radiação UV de cinco filtros solares:

Considere: velocidade da luz = 3,0.10⁸ m/s e 1 nm = 1,0.10^–9 m.

O filtro solar que a pessoa deve selecionar é o:

a) V.

b) IV.

c) III.

d) II.

e) I.

Resposta: LETRA “B”

A primeira figura mostra um intervalo de frequência característico da radiação UV-B. Primeiramente é preciso encontrar os comprimentos de onda para as frequências mínima e máxima da radiação UV – B.

Da definição da velocidade de uma onda, temos:

V = λ . F

λ = V÷ F

Comprimento de onda para a mínima frequência do UV-B:

λ_MÍN = V÷ F_MÍN

λ_MÍN = 3,0.10⁸ ÷ 9,34 . 10¹⁴ ≈ 0,32 . 10 ^{– 6} = 320 . 10 ^{– 9} = 320 nm

Comprimento de onda para a máxima frequência do UV-B:

λ_Máx = V÷ F_Máx

λ_Máx = 3,0.10⁸ ÷ 1,03 . 10¹⁵ ≈ 2,9 . 10 ^–7 = 290.10 ^{– 9} = 290 nm

Podemos observar no gráfico que, para o intervalo de 290 nm até 320 nm, o filtro solar de maior absorção é o de número IV.

Exercício 2) (ENEM/2015) Ao ouvir uma flauta e um piano emitindo a mesma nota musical, consegue-se diferenciar esses instrumentos um do outro.

Essa diferenciação se deve principalmente ao (à)

a) intensidade sonora de cada instrumento musical.

b) potência sonora do som emitido pelos diferentes instrumentos musicais.

c) diferente velocidade de propagação do som emitido por cada instrumento musical.

d) timbre do som, que faz com que os formatos das ondas de cada instrumento sejam diferentes.

e) altura do som, que possui diferentes frequências para diferentes instrumentos musicais.

Resposta: LETRA “D”

O timbre é a característica das ondas sonoras que nos permite diferenciá-las mesmo que possuam a mesma frequência. A distinção é feita pelo formato da onda sonora, que é característico de cada fonte.

Exercício 3) (ENEM/2013) Uma manifestação comum das torcidas em estádios de futebol é a ola mexicana. Os espectadores de uma linha, sem sair do lugar e sem se deslocarem lateralmente, ficam de pé e se sentam, sincronizados com os da linha adjacente. O efeito coletivo se propaga pelos espectadores do estádio, formando uma onda progressiva, conforme ilustração.

Calcula-se que a velocidade de propagação dessa “onda humana” é 45 km/h e que cada período de oscilação contém 16 pessoas, que se levantam e sentam organizadamente distanciadas entre si por 80 cm.

Disponível em: www.ufsm.br. Acesso em 7 dez. 2012 (adaptado)

Nessa ola mexicana, a frequência da onda, em hertz, é um valor mais próximo de:

a) 0,3.

b) 0,5.

c) 1,0.

d) 1,9.

e) 3,7.

Resposta: LETRA “C”

Primeiramente, deve-se transformar a velocidade de propagação da onda humana de km/h para m/s.

V = 45 km/h ÷ 3,6 = 12,5 m/s

O espaço entre as 16 pessoas que formam uma única onda (um período de oscilação) corresponde ao comprimento de onda. Para 16 pessoas enfileiradas, existem 15 espaços de 80 cm (0,8m) entre uma e outra, sendo assim, o comprimento de onda é:

λ = 15 . 0,8 = 12 m

Aplicando a equação para a velocidade da onda, é possível determinar a frequência da ola.

V = λ . F

F = V ÷ λ

F = 12,5 ÷ 12 = 1,04 ≈ 1,0 Hz
 

Aproveite para conferir nossas videoaulas sobre o assunto: