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PISM · Física

Questões de Ondulatória e acústica da PISM

12 questões oficiais da PISM sobre Ondulatória e acústica, de 2017 a 2026, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 5 fáceis, 7 médias.

Treine Ondulatória e acústica com 12 questões da PISM

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6 questões de Ondulatória e acústica resolvidas

Questão 1 · PISM 2026 · Módulo II (2º ano) · Questão 32fácil

O som é uma onda mecânica longitudinal e está associado a vários fenômenos. Um desses fenômenos é a difração, que pode ser exemplificada, por exemplo, como

  1. A

    a possibilidade de um som aumentar sua frequência quando encontra um orifício bem menor que seu comprimento de onda.

  2. B

    o fato de um som poder ser amplificado quando são utilizados equipamentos especificamente para esse fim.

  3. C

    o retorno de um som emitido por uma fonte quando encontra um obstáculo, conhecido como o eco.

  4. D

    o som produzido de um lado de um edifício poder contornar a esquina e ser ouvido do outro lado.

  5. E

    o som se propagar para cima, para baixo, e para os lados, quando é produzido por uma fonte no alto de um poste num local aberto.

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Gabarito: D

Difração é a capacidade de uma onda contornar obstáculos ou se espalhar ao passar por aberturas. Ela é intensa quando o obstáculo ou a fenda tem tamanho comparável ao comprimento de onda.

O som audível tem comprimentos de onda de centímetros a vários metros, parecidos com o tamanho de portas, muros e quinas de prédios. Por isso o som produzido de um lado de um edifício dobra a esquina e é ouvido do outro lado.

  • A: difração não muda a frequência da onda.
  • B: amplificação é aumento de intensidade por aparelhos, não um fenômeno ondulatório.
  • C: o eco é reflexão.
  • E: o som se espalhar em todas as direções a partir da fonte é apenas propagação em meio aberto, sem obstáculo a contornar.

Resposta: D

Dica: ouvimos atrás de um muro (difração do som), mas não enxergamos atrás dele, porque a luz tem comprimento de onda muito menor.

Questão 2 · PISM 2025 · Módulo III (3º ano) · Questão 24fácil

O efeito Doppler corresponde à alteração do comprimento de onda detectada por um observador quando uma fonte de ondas sonoras se desloca em relação ao observador. Este efeito não é somente restrito ao som. Ele também ocorre com a luz, sendo utilizado em astronomia e cosmologia observacional para estudar o universo em larga escala. É bem sabido que galáxias distantes estão se afastando de nós. Logo, a luz, no espectro visível, oriunda de uma determinada galáxia distante, ao ser detectada na Terra,

  1. A

    não experimenta o efeito Doppler, que só é detectável no referencial da galáxia.

  2. B

    sofre alteração na sua velocidade, pois há alteração no comprimento de onda.

  3. C

    terá a energia dos seus fótons aumentada.

  4. D

    não sofre mudança em sua frequência, que é uma grandeza absoluta.

  5. E

    sofre um desvio para o vermelho (ou seja, aumento do comprimento de onda).

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Gabarito: E

Pelo efeito Doppler, quando a fonte se afasta do observador as frentes de onda chegam mais espaçadas: o comprimento de onda medido aumenta e a frequência diminui.

Para a luz visível, aumentar o comprimento de onda significa deslocar as linhas do espectro para o lado do vermelho: é o desvio para o vermelho (redshift) das galáxias que se afastam.

  • A: o efeito é medido justamente aqui, na Terra, porque há movimento relativo entre fonte e observador.
  • B: a velocidade da luz no vácuo é sempre c; mudam λ e f, com c = λ·f.
  • C: a energia do fóton é E = h·f; com f menor, a energia diminui.
  • D: a frequência medida muda; é ela que o efeito Doppler altera.

Resposta: E

Dica: afastamento → λ maior → vermelho; aproximação → λ menor → azul.

Questão 3 · PISM 2023 · Módulo III (3º ano) · Questão 22fácil

A luz visível compreende apenas uma pequena parte de todo o espectro eletromagnético. O olho humano é sensível aos comprimentos de onda, que variam de 400 nm a 700 nm, chamado de espectro visível. Com relação às ondas eletromagnéticas e ao espectro visível, avalie as seguintes afirmativas.

I) As ondas eletromagnéticas necessitam de um meio para se propagarem.

II) Radiações na faixa do infravermelho apresentam frequência de oscilação maior quando comparadas à luz visível.

III) Radiações na região do ultravioleta apresentam energias maiores que a luz visível.

IV) A luz visível, sendo uma onda eletromagnética, não necessita de um meio para se propagar.

v) A velocidade de propagação da luz depende do meio em que ela se propaga.

Assinale a alternativa que corresponde aos itens CORRETOS:

  1. A

    I, III e V

  2. B

    III, IV e II

  3. C

    III, IV e V

  4. D

    I, IV e V

  5. E

    I, II e III

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Gabarito: C

I. Falsa. Ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo; a luz do Sol chega até nós atravessando o espaço vazio.

II. Falsa. O infravermelho tem comprimento de onda maior que o da luz visível e, portanto, frequência menor (c = λ·f).

III. Verdadeira. O ultravioleta tem frequência maior que a luz visível, e a energia do fóton é E = h·f: energia maior.

IV. Verdadeira. Pelo mesmo motivo da I: a luz visível, como toda onda eletromagnética, não precisa de meio material.

V. Verdadeira. A luz tem velocidade c no vácuo e menor nos meios materiais (v = c/n), por isso sofre refração.

Corretas: III, IV e V.

Resposta: C

Dica: no espectro, quanto menor o comprimento de onda, maior a frequência e maior a energia: rádio < micro-ondas < infravermelho < visível < ultravioleta < raios X < gama.

Questão 4 · PISM 2022 · Módulo III (3º ano) · Questão 24média

No nosso cotidiano as ondas eletromagnéticas estão por toda parte: ondas devido às transmissões de rádio, TV e também pelo sistema de telefonia celular. Esses são apenas alguns exemplos das diversas aplicações usando ondas eletromagnéticas. Temos também as radiações visíveis como a luz proveniente do Sol, de lâmpadas e telas LCD.

Qual das seguintes alternativas é a CORRETA?

  1. A

    Ondas eletromagnéticas são capazes de transportar cargas eletromagnéticas.

  2. B

    O comprimento de uma onda eletromagnética não depende do meio.

  3. C

    Somente no vácuo podemos usar a relação v = f λ, onde v é a velocidade da onda, f é a frequência e λ é o comprimento de onda.

  4. D

    A frequência das ondas eletromagnéticas depende do meio no qual se propagam.

  5. E

    O arco-íris é a dispersão da luz branca que é causada pela diferença de velocidade de ondas de frequências diferentes no mesmo meio.

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Gabarito: E

Analise cada afirmação:

  • A: ondas transportam energia (e momento), não carga elétrica. Falsa.
  • B: ao mudar de meio, a velocidade muda e a frequência fica igual; como λ = v ÷ f, o comprimento de onda muda. Falsa.
  • C: v = f × λ vale para qualquer onda em qualquer meio. Falsa.
  • D: a frequência é fixada pela fonte e não muda na refração. Falsa.
  • E: num meio material como a água, a velocidade da luz depende da frequência (cor). Por isso cada cor se refrata com um ângulo diferente e a luz branca se separa no arco-íris: é a dispersão. Verdadeira.

Resposta: E

Dica: na troca de meio, a frequência fica, a velocidade e o comprimento de onda mudam juntos.

Questão 5 · PISM 2021 · Módulo III (3º ano) · Questão 24média

O som é uma onda mecânica longitudinal, portanto necessita de um meio material para se propagar. Assim, dependendo do tipo de meio material (gás, líquido ou sólido), a velocidade de propagação da onda sonora é diferente. Exemplos são: velocidade do som no ar 340m/s e a velocidade do som na água 1450m/s. Além disso, quando dois sons incidem sobre o ouvido do observador com uma diferença de tempo pequena, é impossível distinguir as fontes sonoras. Assim, o menor intervalo de tempo entre chegada de duas ondas (persistência da audição) é considerado da ordem de 0,1s para que possam ser percebidas por humanos. A Figura abaixo ilustra uma onda sonora que é emitida ao mesmo instante no ar e água por uma fonte (A) e chega a um observador (O) por dois caminhos distintos. Qual deve ser a faixa de valores para distância d a ser evitada de tal forma que o observador possa distinguir os dois sons? Observação: não leve em consideração qualquer outro efeito que a onda sonora possa ter nas interfaces entre ar/água e água/vidro, ou mesmo variação de pressão e/ou temperatura.

Imagem da questão
  1. A

    entre 1377,5m e 1522,5m

  2. B

    entre 1250,0m e 1650m

  3. C

    entre 340m e 1360m

  4. D

    entre 323m e 357m

  5. E

    entre 646m e 714m

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Gabarito: A

1. Som pelo ar: O e A estão a 680 m. tar = 680 ÷ 340 = 2 s.

2. Som pela água: desce até o vidro e sobe, percorrendo 2d. tágua = 2d ÷ 1450.

3. Faixa a evitar: o observador não distingue os sons se a diferença de tempo for menor que 0,1 s:
1,9 s < 2d/1450 < 2,1 s
2d entre 1,9 × 1450 = 2755 m e 2,1 × 1450 = 3045 m
d entre 1377,5 m e 1522,5 m.

Resposta: A.

Por que as outras atraem: D e E usam a velocidade do ar para o caminho na água; C mistura distâncias do ar.

Dica: "distinguir dois sons" = diferença de chegada de pelo menos 0,1 s; monte a desigualdade com essa diferença.

Questão 6 · PISM 2020 · Módulo III (3º ano) · Questão 21fácil

O ultrassom possui frequência acima do limite audível para o ser humano, ou seja, acima de 20 kHz, podendo alcançar vários giga-hertz. Pesquisadores em um submarino estão utilizando ultrassom para detectar a localização de um antigo navio preso em uma geleira, no pólo sul. As ondas ultrassônicas propagam-se primeiramente no mar, onde se encontra o gerador de ultrassom, e seguem em direção à geleira. Sabemos que o ultrassom usado pelos pesquisadores tem velocidades de 1440 m/s, na água, e de 3840 m/s, no gelo, com um comprimento de onda na água de 36 mm. Podemos afirmar que o comprimento de onda, quando se propaga na geleira, em milímetros, é de:

  1. A

    96

  2. B

    36

  3. C

    192

  4. D

    144

  5. E

    14,4

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Gabarito: A

Quando a onda passa de um meio para outro, a frequência não muda (é imposta pela fonte); mudam a velocidade e o comprimento de onda.

1. Frequência (na água)
f = v/λ = 1440 ÷ 0,036 = 40 000 Hz

2. Comprimento de onda no gelo
λ = v/f = 3840 ÷ 40 000 = 0,096 m = 96 mm

Atalho: λ é proporcional a v → λgelo = 36 × 3840/1440 = 36 × 8/3 = 96 mm.

Resposta: A

Dica: na refração, f fica constante e λ varia na mesma proporção que v.