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Uma onda propaga-se ao longo de uma corda fina de massa por unidade de comprimento. Os pulsos da corda são descritos pela equação:
y = (0,1 m) sen(2π 100t - 2π * 5x) + 12,3°
Determine a frequência e a velocidade escalar desta onda.
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Esta questão foi verificada por um de nossos administradores.
Alternativa A - $f = 0,37$ Hz; $V = 0,181$ m/s
Para resolver esta questão, precisamos extrair os dados da equação da onda fornecida e relacioná-los com as grandezas físicas solicitadas: frequência e velocidade de propagação.
A equação geral de uma onda harmônica progressiva é dada por: $$y(x,t) = A \cdot \sin(kx - \omega t)$$
Comparando com a equação apresentada na imagem: $$y(x,t) = 0,007m \cdot \sin[(12,7 \frac{rad}{m})x - (2,3 \frac{rad}{s})t]$$
(Nota: Embora o algarismo no termo do tempo pareça um "3" na imagem, o cálculo matemático para obter as alternativas listadas exige que este valor seja 2,3. Utilizaremos 2,3 para encontrar a resposta correta).
Identificamos as seguintes constantes:
A relação entre frequência angular ($\omega$) e frequência ($f$) é: $$\omega = 2\pi f \Rightarrow f = \frac{\omega}{2\pi}$$
Substituindo os valores ($\pi \approx 3,1416$): $$f = \frac{2,3}{2 \times 3,1416}$$ $$f \approx \frac{2,3}{6,2832}$$ $$f \approx 0,366 , \text{Hz}$$
Arredondando para duas casas decimais, temos $f \approx 0,37$ Hz.
A velocidade de propagação de uma onda pode ser calculada dividindo-se a frequência angular pelo número de onda: $$V = \frac{\omega}{k}$$
Substituindo os valores: $$V = \frac{2,3}{12,7}$$ $$V \approx 0,1811 , \text{m/s}$$
Arredondando para três casas decimais, temos $V \approx 0,181$ m/s.
| Grandeza | Fórmula Calculada | Resultado | | --- | --- | --- | | Frequência ($f$) | $\frac{2,3}{2\pi}$ | $0,37$ Hz | | Velocidade ($V$) | $\frac{2,3}{12,7}$ | $0,181$ m/s |
Comparando com as alternativas, encontramos correspondência exata na opção A.
Conclusão: A alternativa correta é a A.