F2_semana31

Prévia do material em texto

FÍSICA 2: SEMANA 31 
Conteúdo: Acústica 
 
QUESTÕES TRADICIONAIS 
 
1. A figura representa uma onda estacionária que se forma em um tubo sonoro que 
tem uma extremidade aberta e a outra fechada. 
 
Sabendo-se que a velocidade do som no ar é 340 m/s, calcule a frequência do som 
emitido pelo tubo e assinale a alternativa correta. 
A) 544 Hz 
B) 680 Hz 
C) 1360 Hz 
D) 340 Hz 
E) 425 Hz 
 
2. O “conduto auditivo” humano pode ser representado de forma aproximada por um 
tubo cilíndrico de 2,5 cm de comprimento (veja a figura). 
 
 
 
A frequência fundamental do som que forma ondas estacionárias nesse tubo é (dado: 
velocidade do som no ar = 340 m/s): 
A) 340 Hz 
B) 3,4 kHz 
C) 850 Hz 
D) 1,7 kHz 
E) 2,5 kHz 
 
3. (ENEM) Em uma flauta, as notas musicais possuem frequências e comprimentos de 
onda (𝜆) muito bem definidos. As figuras mostram esquematicamente um tubo de 
comprimento L, que representa de forma simplificada uma flauta, em que estão 
representados: em A o primeiro harmônico de uma nota musical (comprimento de onda 
(𝜆A), em B seu segundo harmônico (comprimento de onda 𝜆B) e em C o seu terceiro 
harmônico (comprimento de onda 𝜆C), onde 𝜆A > 𝜆B > 𝜆C. 
 
Em função do comprimento do tubo, qual o comprimento de onda da oscilação que 
forma o próximo harmônico? 
A) L/4 
B) L/5 
C) L/2 
D) L/8 
E) 6L/8 
 
4. Uma antena de transmissão de telefonia celular situa-se no topo de uma torre de 15 
m de altura. A frequência de transmissão é igual a 900 MHz, e a intensidade da 
radiação emitida varia com a distância em relação à antena, conforme o gráfico abaixo. 
 
O limite de segurança para a radiação eletromagnética nessa faixa de frequências é de 
aproximadamente 10 W/m2. Qual a distância mínima que uma pessoa pode ficar dessa 
antena sem ultrapassar o limite de segurança? 
 
5. O nível sonoro, medido pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), em uma 
janela de um edifício situado ao lado do “Minhocão”, uma via expressa elevada no 
centro de São Paulo, atingiu valores próximos de 90 dB. Considerando Io = 10-12 W/m2, 
a intensidade para a qual o nível sonoro é nulo, determine a intensidade física do som 
no local e a potência do som que entra pela janela, sabendo-se que sua área mede 2 
m2. 
 
QUESTÕES CONTEXTUALIZADAS 
 
6. (ENEM) Um dos modelos usados na caracterização dos sons ouvidos pelo ser 
humano baseia-se na hipótese de que ele funciona como um tubo ressonante. Neste 
caso, os sons externos produzem uma variação de pressão do ar no interior do canal 
auditivo, fazendo a membrana (tímpano) vibrar. Esse modelo pressupõe que o sistema 
funciona de forma equivalente à propagação de ondas sonoras em tubos com uma das 
extremidades fechadas pelo tímpano. As frequências que apresentam ressonância 
com o canal auditivo têm sua intensidade reforçada, enquanto outras podem ter sua 
intensidade atenuada. 
 
Considere que, no caso de ressonância, ocorra um nó sobre o tímpano e ocorra um 
ventre da onda na saída do canal auditivo, de comprimento L igual a 3,4 cm. 
Assumindo que a velocidade do som no ar (v) é igual a 340 m/s, a frequência do 
primeiro harmônico (frequência fundamental, n = 1) que se formaria no canal, ou seja, 
a frequência mais baixa que seria reforçada por uma ressonância no canal auditivo, 
usando este modelo, é 
A) 0,025 kHz, valor que considera a frequência do primeiro harmônico como igual a 
nv/4L e equipara o ouvido a um tubo com ambas as extremidades abertas. 
B) 2,5 kHz, valor que considera a frequência do primeiro harmônico como igual a nv/4L 
e equipara o ouvido a um tubo com uma extremidade fechada. 
C) 10 kHz, valor que considera a frequência do primeiro harmônico como igual a nv/L e 
equipara o ouvido a um tubo com ambas as extremidades fechadas. 
D) 2 500 kHz, valor que expressa a frequência do primeiro harmônico como igual a 
nv/L, aplicável ao ouvido humano. 
E) 10 000 kHz, valor que expressa a frequência do primeiro harmônico como igual a 
nv/L, aplicável ao ouvido e ao tubo aberto e fechado. 
 
7. Em um trombone de vara, o músico consegue as várias notas musicais alterando o 
comprimento da coluna de ar em vibração dentro do instrumento. 
 
Assinale a alternativa correta com base nas informações anteriores: 
A) As ondas no interior do trombone são eletromagnéticas. 
B) Ao movimentar a vara do trombone, o músico altera o módulo da velocidade do som 
no ar do interior do instrumento. 
C) O aumento do comprimento da coluna de ar aumenta a frequência do som. 
D) O trombone emite apenas os harmônicos de ordem ímpar. 
E) O trombone é um tubo sonoro aberto. 
 
8. Um tubo sonoro com 30cm de comprimento tem uma extremidade aberta e outra 
fechada. O maior comprimento de onda com o qual este tubo pode ressoar é 
A) 30cm 
B) 60cm 
C) 120cm 
D) 240cm 
E) 360cm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9. Após realizar uma entrevista, a repórter Paula ouve sua própria voz gravada e 
percebe que ela é diferente, tendo a sensação de que sua voz ficou mais grave. Ele 
explica que, ao falar, Paula ouve sua voz de duas maneiras. Uma por via externa, por 
onde as ondas sonoras que ela emite se propagam pelo ar, saindo de sua boca e 
chegando a suas orelhas. E a outra por via interna, por onde o som se propaga 
através da vibração de um conjunto de ossos do pescoço e da cabeça, levando o som 
diretamente para os nervos auditivos. Portanto, para todas as pessoas, menos para 
Paula, o tom da voz gravada é o mesmo da voz falada. Com base nas explicações do 
editor de som, considere as afirmações a seguir: 
I. Para a equipe de reportagem, a voz da repórter e a voz da repórter gravada 
possuem tons diferentes. 
II. A equipe de reportagem e Paula ouvem o mesmo tom da voz gravada, pois aqui o 
som está se propagando apenas pelo ar. 
III. Paula percebe diferença entre sua voz e a gravada porque o som percorre dois 
caminhos diferentes, via interna e via externa. 
São válidas as afirmações contidas em 
A) III, apenas. 
B) I e II, apenas. 
C) I e III, apenas. 
D) II e III, apenas. 
E) I, II e III. 
 
10. Um show de rock foi interrompido porque o nível sonoro estava muito elevado. A 
polícia permitiria a continuação do espetáculo somente se o nível sonoro fosse 
reduzido em 30 dB. Por qual fator os organizadores do show deverão diminuir a 
energia da fonte sonora? 
A) 3 000 
B) 30 
C) 1 000 
D) 10 
E) 10 000 
 
QUESTÕES ESPECÍFICAS 
 
11. Um músico sopra a extremidade aberta de um tubo de 25 cm de 
comprimento, fechado na outra extremidade, emitindo um som na 
frequência f = 1.700 Hz. A velocidade do som no ar, nas condições do 
experimento, é v = 340 m/s. Dos diagramas abaixo, aquele que melhor 
representa a amplitude de deslocamento da onda sonora estacionária, 
excitada no tubo pelo sopro do músico, é: 
 
 
 
12. Um tubo sonoro está no ar (vsom = 320 m/s) e emite um som fundamental de 
frequência 80 Hz. Os dois harmônicos seguintes são emitidos com frequências 
respectivamente iguais a 240 Hz e 400 Hz. 
Leia atentamente as afirmativas abaixo. 
I. O tubo é certamente fechado em uma das extremidades. 
II. O tubo só emite harmônicos de ordem ímpar. 
III. O tubo possui 1,0 m de comprimento. 
Assinale: 
A) se todas as afirmativas estiverem corretas. 
B) se todas as afirmativas estiverem incorretas. 
C) se apenas as afirmativas I e II estiverem corretas. 
D) se apenas as afirmativas I e III estiverem corretas. 
E) se apenas as afirmativas II e III estiverem corretas. 
 
13. Um tubo de comprimento L, aberto em ambas as extremidades, emite um som 
fundamental de frequência f1. O mesmo tubo, quando fechamos uma de suas 
extremidades, passa a emitir um som fundamental de frequência f2. O valor da razão 
f1/ f2 corresponde a: 
A) 2 
B) 1 
C) 1/2 
D) 1/4 
E) 1/8 
 
14. Um estudo de sons emitidos por instrumentos musicais foi realizado usando um 
microfone ligado a um computador. O gráfico a seguir, reproduzido da tela do monitor, 
registra o movimento do ar captado pelo microfone, em função do tempo, medido em 
milissegundo, quando se toca uma nota musical em um violino. 
 
Consultandoa tabela anterior, pode-se concluir que o som produzido pelo violino era o 
da nota 
A) dó. 
B) mi. 
C) sol. 
D) lá. 
E) si. 
 
15. Uma pessoa está falando e o nível sonoro de sua voz passa de 40 dB para 60 dB. 
A intensidade física do som aumenta: 
A) 2 vezes 
B) 1,5 vez 
C) 100 vezes 
D) 20 vezes 
E) 10 vezes 
 
QUESTÕES APROFUNDADAS 
 
16. A figura representa um tubo sonoro fechado contendo ar em seu interior. O tubo foi 
soprado e emitiu um som de frequência 300 Hz e, em seu interior, estabeleceu-se uma 
onda estacionária com dois nós e dois ventres. 
 
 
O som mais baixo (som fundamental) que podemos conseguir com esse tubo fechado 
tem frequência de: 
A) 50 Hz 
B) 100 Hz 
C) 150 Hz 
D) 200 Hz 
E) 250 Hz 
 
17. Considerando que a velocidade do som no ar é igual a 340m/s e que o canal 
auditivo humano pode ser comparado a um tubo de órgão com uma extremidade 
aberta e a outra fechada, qual deveria ser o comprimento desse canal para que a 
frequência fundamental de uma onda sonora estacionária nele produzida fosse de 
3400 Hz? 
A) 2,5m 
B) 2,5cm 
C) 0,25cm 
D) 0,10m 
E) 0,10cm 
 
18. Considere o arranjo mostrado na figura a seguir, onde vemos um tubo sonoro T, ao 
qual está ajustado o êmbolo E, que pode ser movido convenientemente, e uma fonte F, 
que emite som de frequência constante f. 
 
Utilizando esse arranjo, um estudante verificou que deslocando o êmbolo para a 
direita, desde a posição em que L é igual a zero, a primeira ressonância ocorreu na 
posição em que L = L1 = 18 cm. Supondo que o estudante continue a deslocar o 
êmbolo para a direita, em qual valor subsequente L2, em centímetros, ocorrerá uma 
nova ressonância? 
A) 54 cm 
B) 58 cm 
C) 62 cm 
D) 66 cm 
E) 70 cm 
 
19. Num estádio de futebol, o nível de intensidade sonora é normalmente de 60 dB. No 
momento de um gol a intensidade sonora amplia-se 1 000 vezes. Qual é, em dB, o 
nível de intensidade sonora no momento do gol? 
 
20. A mais gigantesca onda sonora registrada na história foi o som da explosão do 
vulcão de Krakatoa, perto de Java, no oceano Índico. Essa onda sonora foi ouvida a 4 
800 km do local. Top Photo Group/AGB Photo Library Supondo que essa onda seja 
esférica, que não houve dissipação de energia em sua propagação e que a intensidade 
mínima necessária para ela ser ouvida seja de 10–12 W/m2, determine a potência da 
explosão, em watts. 
 
Gabarito 
06 07 08 09 10 
B E C D C 
11 12 13 14 15 
E A A C C 
16 17 18 19 20 
B B A 90 dB ≈ 𝟐𝟗𝟎 𝐖