Questões de Concurso

Em 1803 Thomas Young deu uma grande contribuição ao estudo da Luz apresentando seus resultados sobre difração de luz em uma fenda dupla. Na imagem abaixo vemos um desenho de Young retratando o fenômeno. Na imagem imediatamente abaixo vemos a imagem da difração e interferência da luz de um laser que incide sobre um fio de cabelo. Considere as afirmações abaixo. I. Young representou em seu desenho ondas na superfície da água, representando as cristas utilizando como analogia do fenômeno ocorrido com a luz. II. Se a distância entre as fendas diminuir, a distância entre as interferências destrutivas aumenta. III. A distância entre as interferências destrutivas pode ser utilizada para determinar a espessura do fio de cabelo. IV. Quanto maior a distância das fendas ao anteparo que projeta as franjas de difração, menor a distância entre pontos de interferência destrutiva. São verdadeiras as afirmações:

Fornos de Microondas operam com radiação na frequência de 2450MHz (megahertz, M =106 ) que consegue excitar eficientemente o espectro rotovibracional da água. Além disso eles são construídos de maneira que se estabeleça em seu interior ondas estacionárias, assim um material como chocolate colocado no interior do forno ao ser retirado exibe o padrão de furos como se vê na imagem abaixo. Os furos indicam os locais onde o valor do campo elétrico da radiação é mais intenso (ventres consecutivos). A partir da distância entre os furos observado na imagem acima podemos obter uma medida para a velocidade da luz. O erro entre valor para a velocidade da luz obtido no experimento retratado na figura com respeito ao valor padrão de 3 x 10⁸ m/s é aproximadamente:

Para determinar a velocidade do som em um experimento didático simples foram analisadas as ondas de som estacionárias (harmônicos) produzidas em um tubo cilíndrico aberto de 20cm geradas a partir de um tapa dado em uma de suas extremidades. Durante a produção do som um dos lados do tubo fica fechado pela mão. O espectro sonoro foi captado através de um microfone introduzido dentro do tubo e ligado a um software de análise das intensidades de cada frequência, sendo obtido o espectro sonoro da figura. Considere a velocidade de propagação da onda de som utilizando as medidas do primeiro e o terceiro harmônico apenas, o valor médio delas é de aproximadamente:

Com a tecnologia dos dispositivos eletrônicos móveis o desenvolvimento de experimentos caseiros de baixo custo com razoável precisão se mostra como um interessante paradigma de ensino. Abaixo um experimento simples com um tablet dentro de uma sacola (disposto paralelamente ao chão para reduzir os efeitos de corpo extenso), configurando um pêndulo simples. A distância do dispositivo ao ponto de fixação é de cerca de 40cm. Os dados de leitura do acelerômetro do dispositivo foi realizado por meio de um aplicativo. A janela de dados de pouco mais de 8s considerada faz com que os efeitos de dissipação por atrito sejam menos significativa. Com o ajuste por mínimos quadrados se obteve a função a=0,85sen(4,9t). Considerando o modelo de pêndulo simples ideal esse experimento permite calcular o valor para a aceleração da gravidade como sendo aproximadamente:

A difração da luz pode ser explicada pelo princípio de Huygens, segundo o qual cada ponto de uma fenda se comporta como se fosse um foco emissor secundário de luz. Considerem-se uma fenda de largura AB na qual incide, perpendicularmente, um feixe de luz monocromática e um segundo anteparo opaco, disposto perpendicularmente aos raios incidentes na fenda, no qual é projetada a imagem da fenda, conforme a figura acima. Suponha-se ainda que, sobre a fenda estreita, incida uma luz monocromática de 600 nm, em um anteparo, a 2 m de distância (D), que o afastamento linear (y) entre o segundo mínimo de difração e o máximo central seja de 1,2 cm e que, para pequenos ângulos, tg Θ ≅ sen Θ . Nesse caso, a largura AB da fenda, em milímetros, é igual a