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FÍSICA EM EXERCÍCIOS CESPE – PAPILOSCOPISTA DA POLÍCIA FEDERAL PROFESSOR: VINÍCIUS SILVA

Prof. Vinícius Silva www.pontodosconcursos.com.br 1

Aula 0 – Apresentação do Curso de Física para Polícia Federal – Cargo: Papiloscopista.

Bom dia futuros Policias Federais!

Antes de iniciar a minha apresentação e as demais formalidades de uma aula demonstrativa, gostaria de dizer-lhes que é um prazer enorme fazer parte desse time de gigantes na preparação para concursos que é a equipe do Ponto. É com muita satisfação que ofereço esse curso de Física em exercícios comentados estilo Cespe. Espero realmente estar altura dos grandes mestres que compõem essa maravilhosa equipe.

1. Apresentação

Bom, meu nome é Vinícius Nascimento Silva e sou natural de São Paulo-SP, mas passei boa parte da minha vida em Fortaleza-CE, cidade na qual iniciei meus estudos na disciplina de Física. Fui aluno bolsista de uma das turmas mais bem preparadas para vestibulares IME – ITA do Brasil, com aprovações da ordem de mais de 25% das vagas do ITA. Durante quatro anos de minha vida dediquei-me a aprovação nesses vestibulares. Consegui ser aprovado no IME (vestibular 2004/2005), mas por uma obra do acaso não deu para ser chamado. No decorrer dessa preparação obtive bons resultados em outros concursos, cito como exemplo o da Escola Naval, no qual obtive o 1º Lugar Geral do Ceará na 1ª Fase do concurso de 2004/2005 com 95% de acertos da prova.

Posteriormente, tornei-me professor substituto da mesma turma ITA da qual outrora havia sido aluno, haja vista a grande bagagem que adquiri durante a minha preparação.

Quando decidi dedicar-me aos concursos públicos tive que abandonar minhas aulas de Física em cursinhos de Fortaleza para me dedicar aos certames (tinha que garantir a tão sonhada estabilidade...). Enfim, passei em alguns concursos e hoje ocupo o cargo de Técnico Judiciário da Justiça Federal da 5ª Região (concurso de 2008), lotado atualmente na Secretaria da 16ª Vara Federal do Ceará, na cidade de Juazeiro do Norte.

Foi aqui nesta cidade, após me estabelecer, que voltei a dar aulas de Física em cursinhos preparatórios para vestibulares e preparação para IME e ITA e concursos militares.

Hoje em dia dedico-me à preparação de alunos para concursos de diversas escolas militares, e também escrevo um livro de teoria e exercícios IME – ITA na área de Óptica Física (ondulatória, matéria que vai cair na PF!), além disso escrevo materiais e apostilas para cursinhos pré-vestibulares.



2. O concurso da PF (Papiloscopista)

Após essa apresentação, e agora que vocês já me conhecem, vamos conversar um pouco sobre o concurso para Papiloscopista Policial Federal/2012.

O concurso a que vocês aspiram aprovação, é um dos mais esperados dos últimos anos, vamos a alguns atrativos:

Item 2.1.3 REMUNERAÇÃO: R$ 7.514,33 (muito agradável!) Item 2.1.5 VAGAS: 100.

Portanto, é um concurso com bastantes vagas e uma remuneração muito atrativa. O que vamos ter em decorrência desses benefícios é:

Provas com nível de dificuldade razoável (de médio para difícil, afinal o Cespe não brinca!)

Concorrência alta em quantidade e qualidade Presença de matérias incomuns

Os pontos negativos do edital, que pude observar após uma análise inicial, notadamente no que diz respeito ao conteúdo programático, é a presença de disciplinas muito incomuns para os concurseiros de plantão, quais sejam: Física, Química e Biologia. Essas matérias não fazem parte da maioria dos editais para concursos públicos. O que notei é que, pelo menos Física, é matéria comum para a área policial técnica (perito, papiloscopista, assistente técnico em perícia), para a área de metrologia, ciência e tecnologia (diversos cargos do INMETRO, MCT), e por fim, muito comum na área do CBM (corpo de bombeiros militar dos estados da federação) e PM (Polícias Militares dos estados da federação), seja para oficiais, seja para soldados, ou ainda sargentos.

Desta forma, após analisar detidamente cada uma das provas desses concursos citados no parágrafo anterior, conclui que a disciplina de Física quando prevista no edital, sempre traz questões com um bom nível de dificuldade, não se preocupe que todas elas serão detalhadamente trabalhadas durante o curso. Geralmente, são trabalhadas situações cotidianas, principalmente quando o concurso é para área policial técnica, situações essas com as quais os candidatos aprovados lidarão no seu dia a dia profissional.

A conclusão que cheguei é que essas matérias serão diferenciais para os candidatos que estarão dentro daquelas 100 VAGAS. É simples entender isso.

Veja: os editais da PF estão sendo aguardados por boa parte dos concurseiros, esses concurseiros geralmente são da área de ciências humanas (Direito, Administração, Contabilidade,...), portanto não estudam Física, Química e Biologia há um tempinho. Logo, todos eles são muito bons em matérias tradicionais em concursos como Direito Constitucional, Direito Administrativo, Língua Portuguesa, Informática, mas com certeza não estão afiados em



Movimento Harmônico Simples, Circuitos elétricos, Polarização, Citologia, Química Orgânica... Assim, se você quiser garantir sua vaga e ser diferente da maioria que está agora estudando assim como você, garanta as questões de Física, Química e Biologia.

Pessoal, façam a diferença nessas matérias e eu tenho certeza que a aprovação ficará mais próxima.

Permitam-me contar um exemplo que ocorreu comigo, que mostra que isso que comentei no último parágrafo é real.

Quando vim morar em Juazeiro do Norte, fiz vestibular para Direito, na Universidade Regional do Cariri – URCA (universidade estadual no interior do estado), na verdade eu era muito bom em ciências exatas, mas não sabia quase nada de humanas, fui para prova sabendo que o risco era grande, já que para o curso de Direito havia peso 2 (dois) nas provas de história, Geografia e Português. O que aconteceu quando conferi os gabaritos foi o natural, História - 14/20, Geografia - 10/20, Português - 6/20 (PASMEM, EU FIZ APENAS 30% DA PROVA DE PORTUGUÊS, TINHA MUITA LITERATURA PORTUGUESA). Ocorre que em exatas eu virei o jogo meus amigos, Vejam: Física – 19/20, Matemática – 20/20, Química: 18/20.

Resultado final do vestibular: 3º Lugar! (passei ☺)

Na verdade, o que eu fiz foi ir bem nas matérias que a maioria se deu mal, esse foi o meu diferencial, apesar até de serem matérias de peso 1, frente as outras de peso 2. Esse também deve ser o seu diferencial para garantir sua aprovação.

3. Cronograma e Metodologia do Curso

Galerinha, isso foi só um exemplo para mostrar para vocês que vale a pena fazer o diferencial em concursos com matérias que não agradam a maioria dos candidatos. Então, mãos a obra e vamos tentar aprender o que cai nas provas, como cai nas provas, e o principal: como responder a prova.

Para atingir o nosso objetivo, o curso será dividido da seguinte maneira:

Aula 0 (23/03) – Aula Demonstrativa

Aula 1 (02/04) – Oscilações e ondas: Movimento harmônico simples; energia no movimento harmônico simples; ondas em uma corda; energia transmitida pelas ondas; ondas estacionárias; equação de onda.

Aula 2 (09/04) – Óptica (Geométrica e Física): óptica geométrica; reflexão; refração; polarização; interferência.



Aula 3 (16/04) – Eletricidade: carga elétrica; condutores e isolantes; campo elétrico; potencial elétrico; corrente elétrica; resistores; capacitores; circuitos elétricos.

Aula 4 (23/04) – Espectroscopia: Espectroscopias de absorção e de emissão molecular (fluorescência).

Aula 5 (30/04) – Simulado comentado.

As aulas serão disponibilizadas no site do Ponto como de costume nos dias previstos, a frequência das aulas será um pouco maior que a de outros cursos em decorrência da dificuldade que se tem de digitar as questões, colar as ilustrações de cada uma, fora o comentário que demanda também a inserção de diversas figuras para elucidar as situações de cada item e tornar o aprendizado mais produtivo.

A metodologia utilizada será a de um curso de resolução de questões, mas nada impede que entre um comentário e outro de uma questão seja exposto um tópico teórico de modo a complementar a solução do exercício. Em um curso de Física, embora voltado para concursos, a abordagem das questões é diferente da que você está acostumado em um curso de disciplinas jurídicas ou contábeis. O que vamos trabalhar aqui são questões, problemas com dados numéricos, equações, fórmulas matemáticas, unidades, transformações de unidades, ou seja, uma abordagem diferente da que a maioria de vocês está acostumada a lidar nas matérias mais comuns em provas.

As questões utilizadas nesse curso são em sua grande maioria oriundas de provas antigas de concursos aplicados pelo Cespe-UNB nos últimos 10 anos. Fiz uma seleção dessas questões e elas serão inseridas nas aulas de acordo com a pertinência delas com o assunto a ser tratado. Além das questões de concursos anteriores, serão também utilizadas questões de vestibulares da UNB, elaboradas obviamente também pelo Cespe (Banca que promove o vestibular da UNB) que muito se assemelham ao tipo de questão cobrada em concursos promovidos pela mesma Banca. O motivo da inserção dessas últimas questões é o fato de serem muito escassas as questões de Física aplicadas em provas de concursos.

Calma gente! Não se assustem, as questões de vestibulares da UNB são do mesmo nível de dificuldade das questões de concursos, às vezes o que as diferencia é o tempo para resolução, que geralmente é menor do que o despendido para resolução de uma questão de concurso. Isso se deve ao fato de que em um vestibular você tem muitas questões que levam um bom tempo para serem resolvidas (matemática, física, química,...)

3. Bibliografia recomendada



Pessoal, no que concerne ao material didático que você precisará, para acompanhar o curso e também para estudar a teoria dos assuntos abordados nas questões comentadas, de um livro didático bem direto, conciso, mas que tenha uma boa teoria e exercícios de fixação de bom nível.

Eu indico dois livros que você pode até já possuir, uma vez que são livros do ensino médio, não vou aqui indicar livros complexos, seria perda de tempo para vocês. Portanto, recomendo o livro dos professores Caio Sérgio Calçada e José Luiz Sampaio (Física Clássica, coleção em 5 volumes), esse livro você encontra em qualquer livraria, ele é muito bom na teoria, não deixa nada escapar e tem uma linguagem muito boa, os exercícios são bem fáceis e servem para fixar o conhecimento. O segundo livro seria o livro dos professores Helou, Gualter e Newton (Tópicos de Física, coleção em 3 volumes) possui um repleto conjunto de exercícios separados em níveis de dificuldade (nível 1, nível 2, nível 3 e para raciocinar um pouco mais), que servem para o aluno ir medindo o nível do seu aprendizado, a sua teoria é razoável, o que vale a pena mesmo dessa segunda indicação são as questões.

Repito que não é necessário a consulta a livros de nível superior, eles só vão te atrapalhar nesse momento, algo de bom que eles possam te trazer você pode deixar que eu mesmo retiro deles e coloco aqui nas nossas aulas. Esse é o meu trabalho, ou seja, facilitar a sua vida e reduzir o seu caminho rumo à aprovação.

Ressalto que há um conteúdo que não consta expressamente nos livros de ensino médio, que é o assunto de espectroscopia. Esse assunto será tratado aqui na nossa Penúltima aula, e tentarei trazer um bom referencial teórico desses livros de ensino superior para embasar a aula e não ficar tão decoreba. Mas lembrem-se os livros de nível superior dão choque, por isso não é aconselhável tocar neles, caso contrário você estará sujeito a uma corrente elétrica que poderá eliminá-lo do concurso (rsrsrsrs).

Além dos livros de apoio, você precisará de uma base em matemática fundamental, recomendo uma revisão em relações trigonométricas, operações com números reais, equações do primeiro e segundo graus, análise de gráficos. É de fundamental importância que você tenha em mente alguns conceitos de matemática básica.

5. Dúvidas durante o curso

Eventuais dúvidas que surgirem durante o curso, tanto que versem sobre as questões comentadas em cada aula, como também outras questões que vocês encontrarem em provas, simulados e livros, poderão ser sanadas com a utilização do fórum no site do ”Ponto”.

Quando o aluno efetua matrícula nos cursos do “Ponto”, ele ganha acesso ao fórum de dúvidas e discussões sobre o curso. Será nesse ambiente que eu irei dedicar minha atenção para sanar as dúvidas o mais rapidamente possível, no



prazo de até 48 horas. Vale ressaltar que o fórum não exclui a possibilidade de utilização do meu e-mail do “Ponto” para o envio de dúvidas, críticas e sugestões.

6. Questões Comentadas

Bom, chega de papo e vamos para a luta. Para essa aula inaugural, escolhi algumas questões de um assunto que caiu com muita freqüência nas provas Cespe de Física nos últimos 10 anos. O assunto é a ondulatória, que será esmiuçada com detalhes na nossa aula 1, para iniciarmos os nossos trabalhos, trouxe algumas questões que certamente estarão presentes na sua prova do dia 6 de maio.

Antes de iniciar, peço a Deus que conduza as nossas mentes pelos caminhos da aprovação e que tenhamos um curso muito proveitoso.

Mãos a obra.

1. (CESPE/INMETRO/2001) Fenômenos ópticos e sonoros são, em grande parte, manifestações que pertencem a uma classe mais geral de fenômenos ditos ondulatórios. A respeito dos fenômenos descritos nas opções, julgue-as como corretas ou erradas.

1.1. Todo sistema oscilante tem comportamento de onda.

Item errado.

Primeiramente vamos entender o que é uma onda. Onda é toda perturbação em um meio físico que tenha como consequência o transporte de energia e quantidade de movimento.

Quando geramos uma onda em uma corda, temos um transporte de energia ponto a ponto da corda.



Fonte: educacao.uol.com.br/fisica/ondas

Note que o ponto “X” da corda mantém-se em sua posição constante, não sendo, portanto, transportado para frente ou para trás, mas apenas realizando oscilação. O que se pode concluir é que uma onda jamais transporta massa ou matéria de uma posição para outra.

As ondas podem ter diversas classificações no que diz respeito às suas características de propagação.

No que diz respeito à direção de propagação e vibração elas podem ser:

Transversais Longitudinais Mistas

Quanto à natureza elas podem ser:

Mecânicas Eletromagnéticas

Há diversas grandezas associadas às ondas e elas têm bastantes aplicabilidades práticas. Podemos citar como principais grandezas associadas às ondas:

Amplitude (A) Período (T) Frequência (f) Comprimento de onda (λ)

Há ainda uma série de fórmulas matemáticas que deixarei para analisar na aula de ondulatória, nessa aula apresentarei as principais fórmulas matemáticas que iremos precisar memorizar para o dia da prova.

Bom pessoal, e a nossa afirmativa, que dizia que todo sistema oscilante é uma onda, vocês acham que estaria correta?

Não pessoal, não está correta, pois está generalizando demais, aqui é igual à Direito Constitucional quando ele diz que nunca haverá pena de morte, em hipótese alguma.

Na verdade, para que um sistema oscilante seja caracterizado como uma onda, precisamos que esse sistema transporte energia aos pontos que compõem esse sistema, mas não transporte matéria em hipótese alguma, e há sistemas oscilantes que transportam matéria, esses sistemas então apesar de serem oscilantes não poderiam ser ondas.



Note no exemplo abaixo que os pontos da corda não são deslocados na direção e sentido de propagação da onda, eles apenas oscilam entre as posições máximas e mínimas que são conhecidas como cristas e vales, respectivamente. Observe a figura:

Portanto a afirmativa está errada por conta da generalização, para que estivesse correta deveria estar escrita da seguinte forma:

“Todo sistema oscilante que transporta energia em um meio, sem que haja transporte de matéria, é uma onda”.

1.2. As cores do arco-íris são produzidas pela refração da luz branca em gotas de chuva, e a separação das cores ocorre porque, na água, a refração é diferente para cada comprimento de onda da luz.

Item correto.

Pessoal, vamos entender nesse item a formação básica de um arco-íris. Esse fenômeno natural magnífico que, conforme a lenda, esconde atrás dele um baú cheio de ouro (rsrsrsrs), nada mais é do que uma consequência da reflexão e refração da luz em gotículas de água suspensas na atmosfera terrestre. Observe na figura abaixo a luz branca proveniente do sol sofrendo os dois fenômenos em gotículas de água suspensas na atmosfera terrestre.



Fonte: efisica.if.usp.br

Na figura acima você observa que para cada cor a refração da luz é diferente, tornando levando ao aspecto colorido levantado na questão.

Quando há uma chuva rápida e logo o sol se abre, gotículas de água acumulam-se na atmosfera terrestre e essas gotículas possibilitam a formação do arco-íris. O arco-íris é fruto de dois fenômenos que a luz sofre durante a sua saída do sol (fonte primária de luz) até o nosso olho (receptor da luz, observador). A luz sofre reflexão e refração quando um raio de luz atravessa a gotícula de água, dessa forma a luz vai se dispersando e formando o aspecto colorido de um arco-íris, pois a luz proveniente do sol é branca sendo composta de cores básicas que são as seguintes: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta. Para facilitar, lembre-se daquele cantor de pagode (VAVAAV!).

Essas cores são justamente as cores que você observa quando o arco-íris está completinho.

Pessoal, deixem que eu apresente a vocês um colega muito especial, que sempre faz perguntas pertinentes e nos ajudará na nossa caminhada. O nome dele é Aderbal, vamos ver essa primeira pergunta dele.

Professor, existe algum outro modo de dispersar a luz branca nessas maravilhosas cores do arco-íris que não seja através dessas gotas de chuva?



Existe sim e com certeza pode cair na PF. O outro modo mais comum de dispersar a luz é através de um prisma de refringência. Acontece a mesma coisa, a luz branca se desdobra em suas cores básicas (VAVAAV). Observe a figura a seguir e veja como isso é feito.

Fonte: alunosonline.com.br

Outra informação importante acerca dessa segunda forma de dispersar a luz é que quem fez essa experiência pela primeira vez foi o nosso amigo famoso da Física: Sir Isaac Newton.

Fonte: topazio1950.blogs.sapo.pt

Acima você pode notar nas figuras que as experiências são análogas. No prisma da direita ocorre dispersão da luz por refração. Na gota da esquerda ocorre a mesma dispersão, agora provocada por reflexão e refração.



1.3. Ondas de rádio, microondas, raios infravermelhos, luz, raios ultravioleta e raios X, todos, sem exceção, possuem campos elétricos e magnéticos oscilantes.

Item correto.

Galerinha, todos esses exemplos que foram dados no item acima são exemplos de ondas eletromagnéticas, e o que elas têm de mais importante é:

Propagarem-se sempre com a mesma velocidade no ar, que é a velocidade da luz no vácuo (3,0 × 108 m/s).

Serem fruto da oscilação de dois campos; um magnético, outro elétrico, perpendiculares (formam 90°) entre si.

A oscilação desses campos mostrada graficamente segue abaixo para que você não se esqueça.

Fonte: mundoeducacao.com.br

Na figura acima os vetores vermelhos indicam a oscilação do campo elétrico (E), enquanto que os vetores azuis indicam a variação do campo magnético (B).

Fonte: fisicasemmisterios.webnode.com.br



Na figura acima você encontra uma série de ondas eletromagnéticas indicadas com seus respectivos comprimentos de onda e freqüências, que são duas características das ondas que serão detalhadamente tratadas na aula de exercícios sobre ondulatória. O que posso afirmar aqui é que comprimento de onda é uma grandeza que depende do meio onde a onda está se propagando e a freqüência não, esta última depende apenas da fonte das ondas, por exemplo, se a fonte é um bico de luz vermelha, a freqüência será sempre a mesma (entre os valores 480-405 THz).

Lembre-se de que a fonte dessas oscilações é sempre a mesma: cargas elétricas aceleradas em constante vibração gerando a oscilação eletromagnética mostrada no gráfico.

1.4. Uma pessoa parada na beirada de uma pista percebe, na passagem de uma ambulância com a sirene ligada, que o tom da sirene muda de agudo para grave. Isso ocorre porque o comprimento de onda do som se comprime no sentido do movimento da fonte sonora e se dilata no sentido oposto.

Item correto.

O item acima versa sobre um fenômeno ondulatório conhecido como Efeito Doppler. Esse efeito é decorrente do movimento relativo entre a fonte de ondas e o observador que recebe as ondas. Na prática, você já deve ter se deparado com a situação descrita no item acima.

Na verdade, fisicamente, o que ocorre é que no movimento de aproximação a fonte de ondas se movimenta juntamente com a própria onda causando um encurtamento do comprimento de onda, é como se a fonte “espremesse” a onda, forçando o comprimento de onda a diminuir.

Observe na figura:



Fonte: espiritocientifico.blogspot.com

Note que para o observador o comprimento de onda (distância entre os círculos pretos) vai diminuindo, os círculos vão ficando mais “juntinhos” o que causa a redução do comprimento de onda e o conseqüente aumento da freqüência (som mais agudo).

No afastamento da fonte, ou seja, quando ela passa pelo observador e começa a se afastar, acontece o contrário, o comprimento de onda aumenta (os círculos vão se afastando) e a frequência diminui, tornando o som mais grave.

Observe a figura:

Fonte: espiritocientifico.blogspot.com

Agora vem a dica principal para os concurseiros: freqüência aumentando significa som mais agudo, freqüência diminuindo significa som mais grave.

Vamos esquematizar:



Fonte se aproximando → menor comprimento de onda → maior freqüência → som mais agudo.

Fonte se afastando → maior comprimento de onda → menor freqüência → som mais grave.

Portanto, não restam dúvidas de que a assertiva está correta.

1.5. Ao se impulsionar um pêndulo de comprimento L uma vez a cada segundos, em que g é a aceleração da gravidade, ocorrerá o fenômeno da ressonância, que resulta em um aumento considerável da amplitude de oscilação.

Item correto.

Vamos entender primeiramente o que seria o fenômeno da ressonância. Nada mais é do que mais um fenômeno ondulatório como a reflexão e refração do arco-íris e o efeito Doppler do item anterior. Esse fenômeno ocorre quando um sistema oscilante atinge a mesma freqüência de oscilação de outro e assim os dois passam a vibrar na mesma freqüência, gerando um aumento de amplitude (é uma característica das ondas) que pode até romper um dos sistemas oscilantes.

O fenômeno da ressonância é famoso para os nossos amigos dos USA. Basta lembrarmos do acidente da ponte Tacoma Narrows, caso você tenha um tempinho para ler algo na internet sobre esse acidente, leia. Em resumo, os ventos com altas velocidades na região do estreito de Tacoma em Washington fizeram com que a estrutura da ponte entrasse em ressonância e isso ocasionou um aumento considerável na amplitude vibracional da ponte, levando ao seu colapso total no fatídico 7 de novembro de 1940.

Então meus amigos pense bem quando for gerar uma vibração e estiver em cima de uma ponte.

Bom, no caso do item acima basta comprovarmos que a perturbação externa é causada a cada ciclo completo de oscilação do pêndulo. Desta forma poderemos afirmar que a perturbação externa tem a mesma frequência de oscilação do pêndulo e os dois vão entrar em ressonância.

O fato é que a perturbação externa é causada a cada oscilação do pêndulo sim,

pois ela é feita a cada intervalo de e esse é justamente o intervalo de tempo que um pêndulo de comprimento “L” localizado em um local onde a aceleração da gravidade é “g” leva para completar um ciclo de oscilação. Essa fórmula matemática nos remete justamente ao valor do período de oscilação de um pêndulo simples.



Observe a figura abaixo na qual temos um pêndulo simples de comprimento “L” em local cuja gravidade é “g”

Fonte: alt3rnativasfisica.blogspot.com

A fórmula para o cálculo do período do movimento oscilatório do pêndulo é:

Onde π todos sabemos que é um número irracional que vale aproximadamente 3,14.

Portanto, por perturbar o movimento vibracional do pêndulo na mesma freqüência que a de oscilação do sistema, essa perturbação externa gera ressonância e consequentemente um aumento razoável na amplitude de oscilação do pêndulo.

2. (CESPE/CBM/ES/2008) A velocidade de uma onda mecânica depende somente das propriedades do meio no qual ela se propaga. Com relação a suas propriedades e seus mecanismos de propagação, julgue os itens subseqüentes.

2.1 Pelo movimento transversal da mão pode-se produzir um pulso que se propague em uma corda esticada que tenha uma de suas extremidades presa a uma parede. Para diminuir o tempo que o pulso leva para se propagar do ponto em que for gerado até a parede, deve-se diminuir a amplitude do movimento das mãos.

Item errado.

A afirmativa está errada. Antes de adentrar propriamente na questão, vamos entender o que seria a velocidade de propagação de uma onda em um meio.

A velocidade de uma onda é uma de suas características fundamentais, existindo inclusive uma equação que é conhecida como equação fundamental da ondulatória – EFO, que relaciona algumas grandezas associadas as ondas e a velocidade de sua propagação.



Grave bem o que vou dizer agora, é muito importante para a prova do dia 6 de maio: A velocidade da onda depende do meio de propagação e da própria natureza da onda.

Uma onda eletromagnética, como por exemplo, a luz, propaga-se no ar ou no vácuo aproximadamente com velocidade de 3,0 × 108 m/s, por outro lado, na água sua velocidade vale 2,25 × 108 m/s.

O som, que é uma onda sonora, longitudinal e tridimensional, propaga-se com uma velocidade no ar igual a aproximadamente 340 m/s. Entretanto, no granito a velocidade do som vale aproximadamente 6.000 m/s, agora você entende por que nos filmes de faroeste, os cowboys colocam o ouvido no solo para notar quando seus inimigos estão vindo. Isso ocorre por que a velocidade do som é maior no solo do que no ar, chegando o som primeiramente pelo chão.

Em geral a velocidade do som em meios sólidos é maior do que em meios líquidos e gasosos.

Portanto a velocidade de propagação de onda depende dos dois fatores acima citados, além de outros como, por exemplo, a temperatura do meio.

A experiência citada no item é a da figura seguinte:

A amplitude está indicada na figura e ela não influencia na velocidade da onda, na verdade a amplitude está ligada diretamente à energia conduzida pela onda. Ondas de grande amplitude carregam mais energia para o meio, enquanto que ondas de pequenas amplitudes carregam pouca energia.

Desta forma, podemos afirmar que nesta corda a velocidade de propagação da onda depende do material de que é feita a corda, de sua massa, e da força de tração a qual ela está submetida, inclusive há uma fórmula matemática



conhecida como equação de Taylor, que nos permite calcular a velocidade de uma onda em uma corda homogênea, observe:

Equação de Taylor para o calculo da velocidade de ondas em cordas.

Na fórmula, T é o valor da força de tração e μ é a densidade linear de massa da corda, que na verdade é a razão entre a massa da corda e o seu comprimento: m/L.

2.2 Caso um motorista acione a buzina de seu veículo em movimento, que se aproxima de um anteparo, a freqüência do eco do som da buzina que o motorista ouve será menor que a freqüência do som da própria buzina ao ser transmitida em direção ao anteparo.

Item errado.

Pessoal, mais uma vez temos uma questão que envolve fenômenos ondulatórios, fenômenos esses que, ressalto, serão abordados novamente na aula de ondas.

Os dois fenômenos tratados nessa assertiva são: reflexão e efeito Doppler.

A reflexão ocorre quando o som (onda sonora) incide sobre a superfície do anteparo, ocorrendo o que conhecemos como reflexão de ondas. A onda incidente chega ao anteparo fixo e é refletida para o mesmo meio (ar) na qual está se propagando, observe a figura:

Fonte: portaldoprofessor.mec.gov.br

Na figura acima você percebe uma onda sonora sofrendo reflexão no paredão. As principais características da reflexão das ondas serão abordadas com



detalhes na aula de ondulatória. Agora, basta que saibamos que a onda refletida tem a mesma velocidade de propagação da onda incidente, afinal de contas você já sabe que o meio de propagação é o mesmo, a temperatura do meio também, portanto são ondas com a mesma velocidade (se não entendeu volte à questão 2.1 onde foi abordada a velocidade das ondas).

Fenômenos como o eco e a reverberação são muito comuns de serem percebidos no cotidiano, e são frutos da reflexão do som. Os detalhes e as diferenças entre os dois, veremos na aula de ondas.

O que vai nos ajudar nessa questão é uma consideração fundamental que vamos fazer agora para que você entenda o restante do comentário. Vamos considerar que a onda refletida é, na verdade, gerada por outra fonte que está eqüidistante da parede. É como se houvesse uma fonte de ondas idêntica à buzina do carro, só que atrás do anteparo (paredão) emitindo som com as mesmas características. Observe a figura:

Fonte: portalsaofrancisco.com.br

Agora que você entendeu o básico acerca da reflexão do som, vamos entender a situação da assertiva. No caso da questão, a fonte que gera a onda incidente está em movimento, aproximando-se do anteparo (paredão).

Exatamente, Aderbal!

É nesse ponto da questão que entra o Efeito Doppler que eu mencionei no início do comentário, pois o observador das ondas, que é o motorista do carro

Professor, como a fonte está se movimentando, então haverá aquele movimento relativo entre a fonte e o observador, e portanto nós vamos analisar o problema da mesma forma que na questão 1.4?



buzinando, está se movimentando indo ao encontro das ondas refletidas. O raciocínio é análogo ao da questão 1.4 quando a fonte se aproxima do observador.

Fonte: educacao.uol.com.br

Ao se aproximar das ondas, o observador percebe um comprimento de onda menor, o que gera uma freqüência maior (não se esqueça da proporcionalidade inversa das grandezas: comprimento de onda e freqüência).

Relembrando nosso esquema:

Maior comprimento de onda → menor freqüência → som mais grave.

Portanto, a assertiva diz exatamente o contrário do que fisicamente estaria correto.

Bom galerinha, essa foi a nossa aula demonstrativa, para que vocês tenham uma ideia básica de como trabalharemos no nosso curso de questões Cespe de Física. Espero que tenham gostado desse primeiro contato comigo. Farei o possível para melhorar cada vez mais a qualidade das aulas, repassando a matéria da melhor forma e da maneira mais didática, para que você possa aprender essa matéria sem ter pesadelos. Lembrem-se tenham a Física como uma aliada de vocês no seu projeto de aprovação.

Desejo a todos uma boa semana e se tiver gostado do curso, faça sua matrícula e tenha acesso às outras aulas e ao fórum de discussões e dúvidas.

Um abraço!

Para refletir: “... quem acredita sempre alcança”. Renato Russo.

LISTA DE QUESTÕES COMENTADAS



1. (CESPE/INMETRO/2001) Fenômenos ópticos e sonoros são, em grande parte, manifestações que pertencem a uma classe mais geral de fenômenos ditos ondulatórios. A respeito dos fenômenos descritos nas opções, julgue-as como corretas ou erradas.

1.1. Todo sistema oscilante tem comportamento de onda.

1.2. As cores do arco-íris são produzidas pela refração da luz branca em gotas de chuva, e a separação das cores ocorre porque, na água, a refração é diferente para cada comprimento de onda da luz.

1.3. Ondas de rádio, microondas, raios infravermelhos, luz, raios ultravioleta e raios X, todos, sem exceção, possuem campos elétricos e magnéticos oscilantes.

1.4. Uma pessoa parada na beirada de uma pista percebe, na passagem de uma ambulância com a sirene ligada, que o tom da sirene muda de agudo para grave. Isso ocorre porque o comprimento de onda do som se comprime no sentido do movimento da fonte sonora e se dilata no sentido oposto.

1.5. Ao se impulsionar um pêndulo de comprimento L uma vez a cada segundos, em que g é a aceleração da gravidade, ocorrerá o fenômeno da ressonância, que resulta em um aumento considerável da amplitude de oscilação.

2. (CESPE/CBM/ES/2008) A velocidade de uma onda mecânica depende somente das propriedades do meio no qual ela se propaga. Com relação a suas propriedades e seus mecanismos de propagação, julgue os itens subseqüentes.

2.1 Pelo movimento transversal da mão pode-se produzir um pulso que se propague em uma corda esticada que tenha uma de suas extremidades presa a uma parede. Para diminuir o tempo que o pulso leva para se propagar do ponto em que for gerado até a parede, deve-se diminuir a amplitude do movimento das mãos.

2.2 Caso um motorista acione a buzina de seu veículo em movimento, que se aproxima de um anteparo, a freqüência do eco do som da buzina que o motorista ouve será menor que a freqüência do som da própria buzina ao ser transmitida em direção ao anteparo.

GABARITO



1.1 - ERRADO

1.2 - CORRETO

1.3 - CORRETO

1.5 - CORRETO

2.1 - ERRADO

2.2 - ERRADO

fÍsica em exercÍcios cespe - conteúdo de qualidade...

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