Considere uma corda feita de um material homogêneo. Qual das afirmativas a seguir está INCORRETA?

  1. Uma onda refletida em uma extremidade tem sempre uma frequência idêntica à onda incidente.
  2. A soma de uma onda totalmente refletida por uma extremidade e da onda incidente formará sempre uma onda estacionária
  3. Duas condições de contorno são suficientes para que o número de onda seja quantificado.
  4. Não há propagação de energia ou de momento numa onda estacionária.
  5. Uma quantificação do numero de onda não implica numa quantificação da frequência angular.

Passo 1

Vamos analisar uma por uma:

a): Verdade. A função de onda é do tipo:

y x , t = A c o s k x ∓ ω t

Quando ocorre um reflexão, nós podemos até mudar o sinal que vem na frente de ω , que é a frequência angular e,logo, tem a ver com a frequência linear, mudar o sinal que vem na frente de A , etc, mas não podemos mudar o valor de ω .

Pensa só, porque a ponta da corda faria ela oscilar mais rápido ou mais lento se estamos considerando que não há nem dissipação nem incremento de energia?

b): Verdade.

Sim, essa é a definição de uma onda estacionária. É superposição da mesma onda, só que indo no sentido contrário, ou seja, refletida.

c): Verdade.

O que são condições de contorno? Nesse contexto, podemos entender como os valores de y pra certos valores de x ou t .

Bom, a equação de uma onda é dada por:

y x , t = A c o s ( k x - ω t )

Se usarmos, por exemplo, uma valor pra:

y 2,0 = 0 :

y 2,0 = A c o s 2 k = 0

E outro assim:

y 3,0 = 1

y 3,0 = A c o s 3 k = 1

Nós vamos ter um sistema com duas varias e duas equações:

A c o s 2 k = 0

A c o s 3 k = 1

Então, esse sistema tem solução e a gente pode determinar k !

Passo 2

d): Verdade:

Não há propagação de energia e de momento nas ondas estacionárias mesmo não. Por que? Bom, a energia e o momento, numa onda comum, são transmitidos pelas partículas da corda.

Uma vai passando pra outra, por assim dizer.

No entanto, no caso de uma onda estacionaria, existem os nodos. E os nodos não se movem, certo?

Então eles meio que bloqueiam o transporte normal de energia. Assim, a energia em um onda estacionária está presa no espaço.

Passo 3

e): Falsa.

Aqui a questão está considerando que a velocidade da onda é conhecida. Por que ai, se você souber o valor de k , você descobre o valor de ω :

k v = ω

Então, a resposta é:

e)

Resposta

e)

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