Ondulatória

Ondas

Conceitos e Definições

01- (EsPCEx- AMAN – SP- RJ – 2018/19)

Com relação às ondas, são feitas as seguintes afirmações:

I. As ondas mecânicas propagam-se somente em meios materiais.

II. As ondas eletromagnéticas propagam-se somente no vácuo.

III. As micro-ondas são ondas que se propagam somente em meios materiais.

Das afirmações acima está(ão) correta(s) apenas a(s)

[A] I. [B] II. [C] I e III. [D] I e II. [E] II e III.

02-FAMERP 2019 – Conhecimentos Gerais

A figura representa, na mesma escala, duas ondas sonoras que se propagam no ar.

Com relação a essas ondas, pode-se afirmar que apresentam

(A) o mesmo período e a mesma velocidade de propagação.

(B) a mesma amplitude e a mesma frequência.

(C) o mesmo comprimento de onda e o mesmo período.

(D) a mesma frequência e o mesmo comprimento de onda.

(E) a mesma velocidade de propagação e a mesma amplitude.

03- (ESCOLA TÉCNICA ESTADUAL – ETEC – SP – 019)

O acidente nuclear de Chernobyl foi responsável por uma serie de modificações na biodiversidade

local, quando espalhou pela região grandes quantidades de material radioativo, cuja principal emissão consiste em ondas eletromagnéticas com os menores comprimentos de onda e, portanto, maiores energias.

Uma das modificações da biodiversidade que chamou a atenção de pesquisadores foi a diminuição de muitas espécies de insetos.

Ha estudos sobre a esterilização de insetos machos do Aedes aegypti na esperança de atacar diretamente esse mosquito.

Mosquitos machos são expostos a radiações semelhantes às de Chernobyl, sofrendo modificações criticas em seu material genético, que inibem sua proliferação.

A figura apresenta o espectro das ondas eletromagnéticas e logo abaixo a ordem de grandeza de seus comprimentos de onda em metros.

De acordo com o texto, o tipo de radiação potencialmente capaz de combater o mosquito citado e

(A) micro-ondas.

(B) infravermelho.

(C) ultravioleta.

(D) raios X.

(E) raios gama.

04- (UFT-TO – 019)

A radiação são ondas eletromagnéticas ou partículas, que ao interagir com a matéria produz efeito sobre ela. Suas aplicações tecnológicas são fundamentais para o desenvolvimento da medicina, da agricultura, da indústria e das telecomunicações.

Com relação às radiações aplicadas em nosso cotidiano, é CORRETO afirmar que:

(A) para a realização de imagem em tempo real utiliza-se a radiação de ultrassom que é facilmente absorvida pelos tecidos.

(B) os alimentos quando expostos por muito tempo à radiação de micro-ondas tornam-se radioativos, o que pode ser prejudicial à saúde.

(C) em um exame de radiografia, os raios-X atravessam o osso que é menos denso que os tecidos ao seu redor, produzindo então uma imagem na placa.

(D) ao submeter frutas e legumes a raios gama ocorrerá a eliminação de microrganismos patogênicos, como por exemplo, a salmonela, aumentando sua vida útil.

05- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco – IFPE – 2019

Uma onda gerada em uma corda oscila com frequência 40 Hz. O gráfico mostra a corda em determinado instante.

Sobre a propagação da onda, analise as afirmações a seguir.

I. A amplitude de oscilação da onda é 10 cm.

II. O comprimento de onda da onda referida é 80 cm.

III. A velocidade de propagação da onda na corda vale 32 m/s.

IV.O período de oscilação da onda é 40s.

V. Tal propagação de onda em uma corda é um exemplo de onda eletromagnética.

Assinale a alternativa que classifica CORRETAMENTE as afirmações quanto a verdadeiras ou falsas na sequência apresentada.

a) V – F – F – V – V

b) F – F – V – V – F

c) V – F – F – F – V

d) V -V – V – F – F

e) F – V – V- F – F

06- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso (IFMT)- 2019.

O século XIX foi marcado pelo início de uma profunda mudança na forma de enviar e receber informações.

Desde 24 de maio de 1844, quando Samuel Finley Bresse Morse enviou sua famosa mensagem “Eis que Deus criou”, com o recém-inventado telégrafo, a humanidade pôde ver pela primeira vez a

transmissão instantânea de uma informação em pontos afastados por grandes distâncias.

A partir de então, diversos instrumentos foram criados para facilitar a comunicação na Terra, provocando profundas mudanças nas relações sociais, comerciais e de trabalho.

Essas mudanças, sem dúvidas, só foram possíveis a partir do entendimento pelo homem do comportamento das ondas eletromagnéticas. Com relação às ondas eletromagnéticas, pode-se afirmar que:

(A) são ondas que se propagam com campo elétrico constante.

(B) são ondas que se propagam em dois campos variáveis, intimamente ligados, sendo um elétrico e outro magnético.

(C) são ondas que viajam no vácuo com velocidade sempre menor do que a velocidade da luz.

(D) são ondas que necessitam de um meio material para se propagarem e transportarem energia cinética e potencial.

(E) são ondas longitudinais que se propagam no vácuo com velocidade de 3,0 x 10 8 m/s.

07- (INSPER – SP – 018)

08- UFG EaD – GO – 2017/2

As radiações eletromagnéticas ou ondas eletromagnéticas são muito utilizadas em nosso dia a dia: das ondas de rádio, para transportar sinais de TV e telefonia, a ondas de raios-X, para visualizar estruturas internas do corpo humano. Essas radiações transportam energia, cuja quantidade está diretamente relacionada com sua frequência. Quanto maior a frequência, mais energia aonde transporta.

No quadro a seguir, são apresentadas algumas faixas aproximadas de frequências e os nomes que damos a essas regiões.

A faixa de frequência em que conseguimos observar a onda eletromagnética a olho nu é chamada de região do visível. Considerando as faixas de frequências apresentadas no quadro acima, a frequência, em Hz, que certamente se encontra na faixa do visível é

(A) 4 x 109

(B) 5 x 1012

(C) 6 x 1014

(D) 7 x 1017

Equação da onda

09- (UECE-CE-018)

10- (Faculdade de Tecnologia Termomecânica – SP- 018)

comprimentos de onda nesses dois meios é igual a

11- (PUC-RJ/018)

12- (FAMERP-SP-018)

A tabela mostra a classificação das ondas eletromagnéticas em função das suas frequências.

Considere que as ondas eletromagnéticas se propagam pelo ar com velocidade 3,0.108 m/s aproximadamente e que um radar emite ondas eletromagnéticas de comprimento 2,0 cm.

As ondas emitidas por esse radar são

13- (UERR-RR-019)

A frequência de uma onda (f) está relacionada com sua velocidade (V) e o comprimento de onda (λ)

através da expressão: f = V/λ . Com esta informação devemos inferir que a velocidade da onda:

A) depende só da frequência da mesma.

B) não depende da frequência nem do comprimento de onda.

C) depende da frequência e do comprimento de onda.

D) depende só do comprimento de onda.

E) é constante em qualquer meio.

Reflexão e refração de ondas

14- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais (IFNMG)- 2019

Um modelo teórico para se estudar o fenômeno de refração, proposto por Huygens, no final do século XVII, está esquematizado na figura abaixo:

Quanto à proposição de Huygens, é correto afirmar que:

A) para um dado par de meios, esse modelo prevê que a razão entre os senos dos ângulos de incidência e de refração é constante.

B) tal modelo fundamenta-se na concepção corpuscular para a natureza da luz, ou seja, na hipótese de que a luz é formada de partículas.

C) o comprimento de onda da luz, nos fenômenos refrativos, é diretamente proporcional ao índice de refração do meio em que ela se propaga.

D) esse modelo somente se aplica à refração de vibrações longitudinais, em meios materiais e para pequenos comprimentos de onda.

15- Universidade Federal de Uberlândia – UFU – MG – meio do ano – 2019/2020

O morcego é um animal que possui um sistema de orientação por meio da emissão de ondas sonoras.

Quando esse animal emite um som e recebe o eco 0,3 segundos após, significa que o obstáculo está a que distância dele? (Considere a velocidade do som no ar de 340m/s).

A) 102m. B) 51m. C) 340m. D) 1.133m

Resolução comentada – Vestibulares recentes – 2018/2018

Ondas

01-

I. Correta

Ondas mecânicas

Ondas mecânicas são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar, transportando energia.

Exemplos: Ondas no mar (o meio é a água), ondas sonoras (o meio pode ser ar, água, etc.), ondas em uma corda (o meio é a corda), etc.

Todas essas perturbações são causadas em meios materiais.

II. Falsa

Ondas eletromagnéticas

Ondas eletromagnéticas são ondas que não precisam de um meio material para se propagar, transportando energia.

III. Falsa – micro-ondas são ondas eletromagnéticas (veja II).
R- A

02-

Para resolver este exercício, convém revisar alguns conceitos:

A amplitude é a distância entre uma crista, ou um vale, ao seu nível de equilíbrio. No caso da figura, destaquei a distância de uma crista ao nível de equilíbrio.
O período é definido como o tempo necessário para um ciclo, ou seja, para que o padrão da onda se repita.
A frequência é o inverso do período, a saber: ;
Por último, o que define a velocidade de propagação da onda é o meio no qual ela se propaga.

Observe a figura do enunciado com período e amplitude destacados:

Segundo a figura, as amplitudes são iguais, mas os períodos são diferentes. Como os períodos são diferentes, as frequências também o serão, visto a relação apresentada no item (iii). Por último, como as ondas estão no mesmo meio, elas apresentam velocidades de propagação iguais por estarem propagando-se no mesmo meio.

Diante de tudo isto, a alternativa correta é a E.

03-

Pelo enunciado você deve escolher ondas eletromagnéticas com os menores comprimentos de onda e, portanto, maiores energias que são os raios gama.

R- E

04-

(A) Falsa – a amplitude e a intensidade diminuem à medida que as ondas de ultra-som, sobre sua forma de feixe, passam através de um meio. Essa diminuição de intensidade é causada pela difusão do som em um meio heterogêneo, pela reflexão e refração nas interfaces e pela absorção do meio.
O feixe de ultra-som pode ter sua intensidade original reduzida pela metade em determinada distância, em determinados tecidos com espessuras específicas. Cada tecido possui valores diferentes de atenuação conforme sua espessura, assim como a frequência do ultra-som utilizado.
(B) Falsa – Microondas são ondas eletromagnéticas exatamente como as ondas de rádio, ondas usadas nos celulares, luz e os raios infravermelhos. A diferença está apenas na frequência, ou seja, no número de vibrações.
(C) Falsa – Como o raio X é um tipo de radiação que consegue atravessar facilmente a pele, os tecidos moles e o ar, mas que é absorvido pelos tecidos mais duros, como os ossos, só os raios que atravessam conseguem chegar na placa de filme. Quando isso acontece, os raios que conseguiram passar provocam uma reação na prata do filme que a deixa preta.

Assim, quando o filme é revelado, as partes moles e o ar aparecem a preto, enquanto os tecidos mais duros ficam a branco. Quando um técnico especializado de imagem avalia o filme, consegue referir as alterações presentes, permitindo que o médico chegue num diagnóstico.

(D) Correta – O objetivo da irradiação (radiação) aplicada a alimentos é o aumento de sua vida útil. Este processo de conservação pode ser aplicado em vários tipos de alimentos. Além de aumentar o tempo de conservação, o tratamento pode ser utilizado para a destruição de insetos, bactérias patogênicas, fungos e leveduras.

R- D

05-

I. Falsa – a amplitude da onda é A = 5 cm.

II. Correta

Comprimento de onda (λ) representa a distância percorrida pela onda até começar novamente a repetição, ou seja, é a menor distância entre dois pontos consecutivos que estão em

concordância de fase como por exemplo, a menor distância entre duas cristas ou dois vales.

III. Correta

V = λ.f = 0,80.40 = 32 m/s

IV. Falsa

Período (T) tempo que a onda demora para percorrer um comprimento de onda (1λ),que é o mesmo tempo que um ponto qualquer da onda demora para efetuar uma oscilação (vai e vem) completa e que é o mesmo tempo que a fonte demora para gerar uma onda completa.

T = 1/f = 1/40 = 0,025 s

V. Falsa – São ondas mecânicas.

Ondas mecânicas

Ondas mecânicas são aquelas que necessitam de um meio material para se propagar, transportando energia.

Exemplos: Ondas no mar (o meio é a água), ondas sonoras ( o meio pode ser ar, água, etc.),ondas em uma corda (o meio é a corda), etc.

Todas essas perturbações são causadas em meios materiais.

R- E

06-

As ondas eletromagnéticas são resultado das combinações de campos elétricos e campo magnéticos.

As ondas eletromagnéticas resultam da combinação de um campo elétrico e de um magnético que se propagam no espaço

A interação entre esses campos é responsável pelo surgimento das ondas eletromagnéticas.

R- B

07-

O que faz com que se diferenciem e não interfiram uma na outra é a frequência na qual operam e seu comprimento de onda.

R- C

08-

Para esse problema precisamos analisar o espectro eletromagnético, observe ele logo abaixo:

Como podemos perceber a faixa do visível se localiza entre o Infravermelho (1012 a 1014) e o ultravioleta (1014 a 1017), o único valor possível, portanto, é o de 6.1014, alternativa C.

03 – Nesse exercício só precisamos nos lembrar do Teorema da energia cinética, que diz: “O trabalho da resultante de todas as forças que agem sobre um corpo é igual à variação da energia cinética sofrida pelo corpo”. Sendo assim, a alternativa correta é a A.

09-

10-

A frequência da onda que está se propagando é a mesma independente do meio de propagação, assim faço = falumínio = f.

11-

12-

São dados, V = 3,0.108 m/s, = 2,0 cm = 0,02 m = 2,0.10-2 m e pedido f = ?.

13-

Observe na expressão acima que, sendo a velocidade da luz (c) constante, a velocidade de propagação (V) da onda depende apenas do índice de refração (n) do meio onde a onda está se propagando, ou seja, depende apenas das características do meio de propagação, não dependendo da frequência (f) nem do comprimento de onda .

R- B

14-

Princípio de Huygens “todos os pontos de uma frente de onda podem ser considerados fontes de ondas secundàrias que se espalham em todas as direçôes com uma velocidade igual à de propagação da onda.”

Com o princípio de Huygens podemos analisar a direção de refração e reflexão da onda luz. A refração é um fenômeno em que a luz incide em um determinado meio e acaba desviando do seu curso natural com um determinado ângulo, mudando assim a velocidade e frequência da onda.

Baseado no princípio de Huygens, podemos citar a lei de Snell-Descartes.

R- A

15-

Eco

Veja na informação acima se, para cada 0,1 s o afastamento deve ser de 17 m, para cada 0,3 s deverá ser de d = 17×3 = 51 m.

R- B

ACÚSTICA

Ondas sonoras – ondas estacionárias

01- (Instituto Militar de Engenharia – IME – 18/19

Considerando as Figuras 1 e 2 acima e, com relação às ondas sonoras em tubos, avalie as afirmações a seguir:

Afirmação I: as ondas sonoras são ondas mecânicas, longitudinais, que necessitam de um meio material para se propagarem, como representado na Figura 1.

Afirmação II: uma onda sonora propagando-se em um tubo sonoro movimenta as partículas do ar no seu interior na direção transversal, como representado na Figura 2.

Afirmação III: os tubos sonoros com uma extremidade fechada, como representado na Figura 2, podem estabelecer todos os harmônicos da frequência fundamental.

É correto o que se afirma em:

(A) I, apenas.

(B) II, apenas.

(C) I e II, apenas.

(D) II e III apenas.

(E) I e III, apenas.

02- (UNESP-SP-018)

03- (MEDICINA -UNIVERSIDADE MUNICIPAL DE SÃO CAETANO DO SUL –– USCS-SP – 019)

Analise a tabela que apresenta as faixas de frequência das ondas sonoras emitidas por alguns instrumentos de corda.

Considerando que as ondas sonoras se propagam no ar com velocidade de 340 m/s, entre os instrumentos listados na tabela, os capazes de emitir uma onda sonora com comprimento de onda no ar igual a 10 m são

(A) a harpa e o piano.

(B) o piano e o violino.

(C) a harpa, o piano e o violino.

(D) o contrabaixo e o violino.

(E) o contrabaixo, a harpa e o piano

04- (UECE-CE-018)

No ouvido, para a chegada de informações sonoras ao cérebro, o som se propaga de modo

simplificado, por três meios consecutivos: o ar, no ouvido médio, um meio sólido (os ossos martelo, bigorna e estribo) e um meio líquido, no interior da cóclea.

Ao longo desse percurso, as ondas sonoras têm

A) mudança de frequência de um meio para o outro.

B) manutenção da amplitude entre os meios.

C) mudança de velocidade de propagação de um meio para o outro.

D) manutenção na forma de onda e na frequência entre os meios.

05- (Escola de Especialistas de Aeronáutica – EEAR – 019/020)

Um adolescente de 12 anos, percebendo alterações em sua voz, comunicou à sua mãe a situação observada com certa regularidade. Em determinados momentos apresentava tom de voz fina em outros momentos tom de voz grossa.

A questão relatada pelo adolescente refere-se a uma qualidade do som denominada:

a) altura. b) timbre. c) velocidade. d) intensidade.

06- (UECE-CE-019)

Considere duas ondas sonoras que produzem variações na pressão em um mesmo ponto do espaço por onde elas se propagam. Caso a pressão nesse ponto seja dada por P = 5 + 2cos(4t) quando uma das ondas passa, e P = 5 + 2sen(4t) quando a outra passa pelo ponto, é correto afirmar que as duas ondas têm

A) amplitudes diferentes.

B) mesmo timbre.

C) frequências diferentes.

D) mesma fase

Efeito Doppler

07- (Universidade Estadual do Centro-Oeste do Paraná – UNICENTRO – 019)

Uma pessoa conduz um veículo em alta velocidade e se assusta ao passar por uma sirene aguda (15 kHz) fixada em uma placa de alerta ao lado da pista.

O susto ocorre, pois ela começa a ouvir o ruído da sirene no momento em que a cruza. Considerando os limites do audível de um ser humano, entre 20 Hz e 20 kHz, a que velocidade mínima a pessoa estava para não ter ouvido a sirene durante a aproximação?

(Dado: velocidade do som = 330 m/s).

a) 1188 km/h

b) 185 km/h

c) 496 km/h

d) 397 km/h

e) 236 km/h

08-Universidade Estadual de Ciências da Saúde de Alagoas (UNCISAL) – 2019

A equação do efeito Doppler, mostrada abaixo, relaciona as frequências (fobs) ouvidas por um observador estacionário que recebe o som emitido pela sirene de uma ambulância quando esta se aproxima ou se afasta dele.

Nessa equação, v é a velocidade do som no ar, va é a velocidade da ambulância e f é a frequência própria da sirene (ouvida dentro da ambulância). O sinal (∓) permite distinguir a frequência do som em duas situações: quando a ambulância se aproxima e quando ela se afasta do observador estacionário, conforme ilustra a figura a seguir.

Em uma situação em que a velocidade da ambulância seja um décimo da velocidade do som no ar e a frequência própria da sirene seja de 198 Hz, um observador parado perceberá o som da sirene

A) na frequência de 220 Hz, se a ambulância estiver se afastando.

B) na frequência de 18 Hz, se a ambulância estiver se aproximando.

C) na frequência de 180 Hz, se a ambulância estiver se aproximando.

D) com uma diferença de 40 Hz entre a frequência de aproximação e a de afastamento.

E) com uma diferença de 990 Hz entre a frequência de aproximação e a de afastamento.

09- (PUC- PR – MEDICINA – 019)

Um pesquisador desenvolve um equipamento capaz de determinar a profundidade de poços por meio da diferença entre a frequência real emitida por um dispositivo e a frequência detectada. Em uma abertura ao nível do solo, existe um poço de profundidade h. O emissor de frequência é abandonado do repouso na abertura do poço e, no instante que atinge a superfície da água, emite um bipe sonoro de frequência de 22,500 kHz.

O sensor de frequência está posicionado sobre o eixo em que o emissor foi abandonado e detecta uma frequência de 19,125 kHz. Considere que a velocidade do som é igual a 340,0 m/s, a aceleração da gravidade constante e igual a e despreze possíveis reflexões das ondas sonoras nas paredes do poço. Para a situação descrita, qual é a profundidade h do poço?

(A) 80,0 m

(B) 100,0 m

(C) 120,0 m

(D) 180,0 m

(E) 220,0 m

10- (UNIFOR- Medicina – CE-019)

11- (CEDERJ – RJ – meio do ano – 019/029)

Um objeto se afasta de um observador em alta velocidade. Ele emite uma luz amarela que, no entanto, chega ao observador em tom de vermelho, devido ao efeito Doppler.

Esse efeito se deve à mudança na

(A) frequência e na velocidade da onda recebida.

(B) amplitude e na velocidade da onda recebida.

(C) amplitude e no comprimento da onda recebida.

(D) frequência e no comprimento da onda recebida.

12- (Faculdade de Tecnologia do Estado de São Paulo – FATEC – 019)

Para explicar o efeito Doppler, um professor do curso de Mecânica brinca com o uso de personagens de um desenho animado. Ele projeta uma figura do carro de Fred Flintstone no episódio em que ele e Barney Rubble eram policiais.

A figura mostra a representação do carro visto de cima se deslocando para a direita com velocidade constante em módulo. Na figura ainda, ele representa, em outra perspectiva, as personagens Betty Rubble e Wilma Filntstone. Os círculos representam as frentes de ondas sonoras de “YABBA DABBA DOO” emitidas pela sirene.

Considere que as observadoras Betty Rubble e Wilma Flintstone estejam em repouso na posição apresentada na figura.

Em relação ao som emitido do carro de Fred e Barney, é correto afirmar que

(A) Wilma o escutará com uma frequência menor que a de Betty.

(B) Wilma o escutará com uma frequência maior que a de Betty.

(C) Betty o escutará mais intenso que Wilma.

(D)Betty o escutará mais agudo que Wilma.

(E) Betty o escutará mais alto que Wilma.

13- Escola Naval 2018/2019

Analise a figura abaixo

A figura acima mostra um tubo de 1,0 m de comprimento, aberto nas extremidades e em repouso. Considere que o terceiro harmônico é produzido no tubo e parte do som que escapa é captado no detector D, que se afasta em linha reta. Qual é a razão, vD/vs, entre a velocidade do detector, vD, e a velocidade do som, vs, para que a frequência do som captado seja igual à frequência fundamental do tubo?

(A) 1/3

(B) 1/2

(C) 3/5

(D) 3/4

(E) 2/3

Tubos sonoros e cordas sonoras

14- (Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo – SP – 019)

15- (Faculdade de Tecnologia Termomecânica – SP- 019)

A figura mostra os primeiros quatro modos de vibração de uma corda em regime estacionário e com os dois extremos fixos, onde V é o ventre, e N, o nó da onda.

Sendo L a distância entre os dois extremos fixos no modo fundamental, o comprimento de onda no décimo harmônico será de

A) 0,1 L. (B) 0,2 L. (C) 0,3 L. (D) 0,4 L. (E) 0,5 L.

16- (Faculdade de Medicina do ABC – FMABC – SP – 019)

Um tubo sonoro, aberto em uma extremidade e fechado na outra, tem comprimento igual a 25 cm e está cheio de ar.

Sabendo que a velocidade de propagação das ondas sonoras no ar é igual a 340 m/s e que o intervalo de frequências das ondas sonoras que o sistema auditivo humano pode captar é de 20 Hz a 20 kHz, a maior frequência das ondas sonoras produzidas por esse tubo que pode ser percebida pelo sistema auditivo humano é

a) 19 550 Hz.

b) 19 720 Hz.

c) 18 870 Hz.

d) 19 040 Hz.

e) 19 380 Hz

17- (PUC – RIO – 019)

Sejam as seguintes afirmações:

I. Quanto maior a frequência de uma onda de luz no vácuo, maior a velocidade de propagação dessa onda.

II. Em uma corda com seus dois extremos fixos, ondas estacionárias somente poderão ser produzidas se o comprimento da corda for um múltiplo do comprimento de onda.

III. Ondas sonoras precisam de um meio material para se propagarem e são longitudinais no ar. Marque a opção correta:

A) Somente a afirmação I é verdadeira.

B) Somente a afirmação II é verdadeira.

C) Somente a afirmação III é verdadeira.

D) Somente as afirmações I e II são verdadeiras.

E) Somente as afirmações I e III são verdadeiras. 2

18- (AFA-017/018)

Uma fonte sonora A, em repouso, emite um sinal sonoro de frequência constante fA = 100 Hz.

Um sensor S desloca-se com velocidade constante VS = 80 m/s, em relação à Terra, sobre um plano perfeitamente retilíneo, em direção à fonte sonora, como mostra a Figura 1.

O sensor registra a frequência aparente devido à sua movimentação em relação à fonte sonora e a reenvia para um laboratório onde um sistema de caixas sonoras, acopladas a três tubos sonoros, de comprimentos L1, L2 e L3 , reproduz essa frequência aparente fazendo com que as colunas de ar desses tubos vibrem produzindo os harmônicos apresentados na Figura 2.

Considere que o sensor se movimenta em um local onde a velocidade do som é constante e igual a 320 m/s, que os tubos sonoros possuam diâmetros muito menores do que seus respectivos comprimentos e que a velocidade do som no interior desses tubos seja também constante e igual a 320 m/s. Considere também que a fonte A e o ar estejam em repouso em relação à Terra. Nessas condições, é correto afirmar que os comprimentos L1, L2 e L3 , respectivamente, em metros, são

a) b) c) d)

19- (UFPR-PR-018)

Uma orquestra é formada por instrumentos musicais de várias categorias.

Entre os instrumentos de sopro, temos a flauta, que é, essencialmente, um tubo sonoro aberto nas

duas extremidades.

Uma dessas flautas tem comprimento L = 34 cm. Considere que a velocidade do som no local vale vsom = 340 m/s.

Levando em consideração os dados apresentados, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da menor frequência (chamada de frequência fundamental) que essa flauta pode produzir.

Interferência sonora

20- (ENEM-MEC-017)

O trombone de Quincke é um dispositivo experimental utilizado para demostrar o fenômeno da interferência de ondas sonoras.

Resolução comentada – Vestibulares recentes – Acústica – 2019/2019

01-

As ondas sonoras, por serem ondas de natureza mecânica, necessitam de um meio para se propagar. Além disso, essas ondas são longitudinais, ou seja, a sua direção de propagação coincide com a oscilação, portanto, mesmo em um tubo, elas não se propagam na direção transversal.

Observe a formação da onda em um tubo fechado em uma das extremidades:

Como podemos observar pelo número de nós, quando temos esse caso a onda só consegue formar harmônicos ímpares.

Dito tudo isso, a alternativa correta é a A.

02-

Expressão matemática do nível sonoro (NS):

Como o nível sonoro foi fornecido = 60 dB, você pode descobrir a intensidade do som I recebida pelo ouvido da pessoa sendo dado Io = 10-12 W/m2:

R- C

03-

Velocidade V de propagação da onda na corda

V = .f 340 = 10.f f = 340/19 f = 34 Hz.

R- B

04-

R- C

05-

Altura do som

A velocidade de vibração da fonte sonora (lâmina, corda, membrana, etc.) é que vai definir sua altura.

As vibrações lentas produzem sons graves (baixos e grossos) e as vibrações rápidas produzem sons agudos (altos e finos).

A altura dos sons depende também do tamanho dos corpos que vibram. Uma corda fina e curta produz sons mais agudos que os de uma corda longa e grossa.

Uma flauta pequenina de tubo bem fino também produz sons mais agudos do que um instrumento de sopro com um tubo longo e grosso como a tuba.

A altura do som está relacionada com sua frequência, ou seja, a altura (tom) é a qualidade do som que permite ao ouvido distinguir um som grave, de baixa frequência, de um som agudo, de alta frequência.

R- A

06-

Função horária da elongação

Observe que o 5 é uma constante independente das funções seno e cosseno das ondas e, como é a mesma para as duas podemos desprezá-la.

Então você terá:

R- B

07-

R- D

08-

Efeito Doppler

R- D

09-

Neste exercício, temos a ocorrência do Efeito Doppler, resumido abaixo:

Utilizando a equação de Torricelli:

10-

Trata-se do Efeito Doppler

Refere-se à variação da frequência notada por um observador quando a distância entre ele e uma fonte de ondas está aumentando ou diminuindo.

Regra de sinais

Se observador ou fonte estiverem em repouso:

R- D

11-

Efeito Doppler

Refere-se à variação da freqüência notada por um observador quando a distância entre ele e uma fonte de ondas está aumentando ou diminuindo.

Na aproximação entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais agudo (maior freqüência, recebe maior número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será menor que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O1 das figuras abaixo).

No afastamento entre fonte e observador, o mesmo perceberá o som emitido pela fonte mais grave (menor freqüência, recebe menor número de frentes de onda na unidade de tempo) do que perceberia se fonte e observador estivessem parados.

Nesse caso, o comprimento de onda aparente percebido pelo observador será maior que o comprimento da onda emitido pela fonte (observador O2 das figuras acima).

Observe que o motorista da ambulância não percebe nenhuma alteração no som emitido pela sirene, pois eles se movem juntos.

R- D

12-

Efeito Doppler

R- B

13-

Primeiro devemos relembrar a fórmula do efeito Doppler para uma fonte de ondas se afastando a uma velocidade vs de um receptor que se move a uma velocidade vr, a relação entre a frequência medida pela fonte (fs) e e medida pelo receptor (fr) é dada por:

14-

Se você não domina a teoria, ela está a seguir:

R- C

15-

R- B

16-

Comprimentos de onda e frequências para um tubo fechado

R- E

17-

I. Falsa a velocidade da luz (e de outra qualquer onda eletromagnética) no vácuo é constante e vale V = c = 3.108 m/s, independente da frequência.

II. Falsa

Devem ter o mesmo comprimento de onda.

III. Verdadeira

R- C

18-

É um exercício que relaciona efeito Doppler com ondas harmônicas.

Efeito Doppler:

Para trabalharmos nos tubos sonoros precisamos encontrar a frequência aparente que chega aos tubos. Substituindo na equação acima velocidade do som V = 320 m/s; velocidade do observador (censor) Vo = 80 m/s; velocidade da fonte, nula pelo enunciado Vf = 0 e a frequência real da fonte f = 100 Hz:

Calculando fa = 100x(400/320) = 400×1,25 fa = 125 Hz (frequência aparente, recebida pelos tubos).

Agora que sabemos a frequência aparente podemos analisar o que ocorre com os tubos.

Primeiro vamos calcular o comprimento da onda da onda que está chegando aos tubos com frequência fa = 125 Hz e se propagando com velocidade fornecida de V = 320 m/s, utilizando a equação fundamental da ondulatória:

Isolando o comprimento de onda = = = m. (comprimento de onda das ondas que chegam aos tubos sonoros)

Abaixo temos as expressões matemáticas dos diversos harmônicos fornecidos por tubos fechados numa extremidade:

Sendo: o comprimento de onda dos n harmônicos; L o comprimento de cada tubo; n o número de harmônicos; fn a frequência de n harmônicos e V a velocidade da onda

Como se trata de tubos fechados, os mesmos só possuem harmônicos ímpares com n = 1, 3 e 5.

R- A

19-

Veja um resumo da teoria abaixo:

Comprimentos de onda e frequências para um tubo aberto nas duas extremidades

São dados:

Comprimento do tubo (flauta) L = 34 cm = 0,34 m

Velocidade do som Vs = 340 m/s

R- C

20-

Quando o trajeto ADC é igual ao trajeto AEC (mesma diferença de caminho) capta-se um som muito intenso na saída o que indica que a interferência é construtiva e a fonte emitiu ondas em direções opostas mas em concordância de fase.

Quando se aumentou gradativamente o trajeto ADC até que fique como mostrado na figura a intensidade do som na saída fica praticamente nula e aí você tem a primeira interferência destrutiva.

Na situação da figura fornecida observe que o trecho AD é 10 cm maior que o trecho AE e que o trecho DC é 10 cm maior que o trecho EC, o que implica que o caminho que a onda percorre no trajeto ACD é 20 cm maior que o caminho que a onda percorre no trajeto AEC.

Isso significa que a diferença de caminho entre uma interferência construtiva e a destrutiva sucessiva é de d2 – d1 = 20 cm = 0,2 m.

Como na saída o som é praticamente nulo, aí você tem interferência destrutiva, cuja teoria está a seguir:

O primeiro mínimo corresponde a n = 0 d2 – d1 = (2n +1). 0,2 = (2.0 + 1). 0,2 = 1.
= 0,4 m.

Utilizando a equação fundamental da ondulatória com a velocidade do som no interior do tubo V = 320 m/s = 0,4 m V = .f 320 = 0,4.f f = f = 800 Hz.

R- C