Tópicos de Física 2 - Parte 2-124-126

Prévia do material em texto

394 UNIDADE 2 | ONDULATÓRIA
Dados:
• Comprimento da proveta: 50 cm;
• Raio da seção transversal da proveta: 3 cm;
• Frequência natural de vibração do diapasão: 
1 650 Hz;
• Capacidade do copo: 135 mL.
Na situação da imagem, a proveta está cheia pela 
metade e verifica-se um caso de ressonância no 
5o harmônico. Adotando-se π 5 3, responda:
a) Qual a distância mínima entre a superfície livre 
da água na proveta e a boca desse tubo para a 
qual se verifica o caso de ressonância citado?
b) Quantos copos de água, no mínimo, devem ser 
vertidos sobre a água existente na proveta para 
se obter outra situação de ressonância?
c) Qual a intensidade da velocidade do som no ar 
no local do experimento?
 90. (Unicamp-SP) O ruído sonoro nas proximidades 
de rodovias resulta, predominantemente, da 
compressão do ar pelos pneus de veículos que 
trafegam a altas velocidades. O uso de asfalto 
emborrachado pode reduzir significativamente 
esse ruído. O gráfico a seguir mostra duas cur-
vas de intensidade do ruído sonoro em função 
da frequência, uma para asfalto comum e outra 
para asfalto emborrachado.
a) As intensidades da figura foram obtidas a uma 
distância r 5 10 m da rodovia. Considere que 
a intensidade do ruído sonoro é dada por 
5I
P
4 r2π
, onde P é a potência de emissão do 
ruído. Calcule P na frequência de 1 000 Hz para 
o caso do asfalto emborrachado.
b) Uma possível explicação para a origem do pico 
em torno de 1 000 Hz é que as ranhuras longi-
tudinais dos pneus em contato com o solo fun-
cionam como tubos sonoros abertos nas 
extremidades. O modo fundamental de vibra-
ção em um tubo aberto ocorre quando o com-
primento de onda é igual ao dobro do compri-
mento do tubo. Considerando que a frequência 
fundamental de vibração seja 1 000 Hz, qual 
deve ser o comprimento do tubo? A velocidade 
de propagação do som no ar é v 5 340 m/s. 
Fazer π 5 3.
 91. (SBF) Uma das evidências de que o Universo está 
em expansão é o “Deslocamento para o Verme-
lho” (Red shift), observado nas linhas espectrais 
emitidas pelas estrelas de galáxias distantes, em 
comparação com os espectros observados em 
sistemas terrestres. O responsável por isso é o 
Efeito Doppler-Fizeau que altera as linhas espec-
trais devido ao movimento relativo entre fonte e 
observador. No caso, universo em expansão sig-
nifica que as galáxias observadas (fonte) estão se 
afastando de nós (observador). No contexto da 
astronomia, o termo “Deslocamento para o Ver-
melho” significa que
a) as linhas espectrais das galáxias se tornam 
vermelhas.
b) os comprimentos de onda das linhas espectrais 
das galáxias são maiores que os observados 
nos laboratórios da Terra.
c) as estrelas das galáxias distantes se apresen-
tam avermelhadas quando observadas ao te-
lescópio.
d) as intensidades das linhas espectrais se apre-
sentam menores que as esperadas.
 92. (AFA-SP) Duas fontes sonoras 1 e 2, de massas 
desprezíveis, que emitem sons, respectivamente, 
de frequência f1 5 570 Hz e f2 5 390 Hz são colo-
cadas em um sistema, em repouso, constituído 
por dois blocos, A e B, unidos por um fio ideal e 
inextensível, de tal forma que uma mola ideal se 
encontra comprimida entre eles, como mostra a 
figura abaixo.
A fonte sonora 1 está acoplada ao bloco A, de 
massa 2m, e a fonte sonora 2 ao bloco B, de mas-
sa m. Um observador O, estacionário em relação 
ao solo, dispara um mecanismo que rompe o fio. 
Os blocos passam, então, a se mover, separados 
da mola, com velocidades constantes em relação 
R
e
p
ro
d
u
ç
ã
o
/U
n
ic
a
m
p
, 
2
0
0
8
R
e
p
ro
d
u
ç
ã
o
/A
F
A
, 
2
0
1
6
2CONECTEFIS_MERC18Sa_U2_Top3_p352a399.indd 394 7/7/18 2:28 PM
395TÓPICO 3 | ACÚSTICA
ao solo, sendo que a velocidade do bloco B é de 
80 m/s. Considere que não existam forças dissi-
pativas, que a velocidade do som no local é cons-
tante e igual a 340 m/s, que o ar se encontra em 
repouso em relação ao solo. Nessas condições, 
a razão entre as frequências sonoras percebidas 
pelo observador, devido ao movimento das fontes 
2 e 1, respectivamente, é
a) 1
b) 2
c) 3
d) 4
 93. (Enem) Uma ambulância A em movimento retilíneo 
e uniforme aproxima-se de um observador O, em 
repouso. A sirene emite um som de frequência 
constante fA. O desenho ilustra as frentes de onda 
do som emitido pela ambulância. O observador 
possui um detector que consegue registrar, no es-
boço de um gráfico, a frequência da onda sonora 
detectada em função do tempo fo(t), antes e depois 
da passagem da ambulância por ele.
Qual esboço gráfico representa a frequência fo(t) 
detectada pelo observador?
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
 94. (IME-RJ) A figura apresenta um carro C que está 
movendo-se com uma velocidade v &C de 36 km/h 
em direção a um observador situado no ponto A 
e que passa próximo a um observador situado no 
ponto B. A reta CB forma um ângulo u com a reta 
CA. A buzina do carro, cuja frequência é 440 Hz, 
é acionada no momento em que u 5 608.
Sabendo que a frequência ouvida pelo observador 
situado em A é igual à frequência fundamental 
de um tubo de 0,19 m de comprimento aberto em 
uma das extremidades, determine: 
a) a velocidade do som no local;
b) a frequência ouvida pelo observador situado 
em B.
Observação: o tubo encontra-se no mesmo local 
dos observadores.
R
e
p
ro
d
u
ç
ã
o
/E
n
e
m
, 
2
0
1
6
R
e
p
ro
d
u
ç
ã
o
/I
M
E
, 
2
0
1
2
Il
u
s
tr
a
ç
õ
e
s
: 
R
e
p
ro
d
u
ç
ã
o
/E
n
e
m
, 
2
0
1
6
Il
u
s
tr
a
ç
õ
e
s
: 
R
e
p
ro
d
u
ç
ã
o
/E
n
e
m
, 
2
0
1
6
2CONECTEFIS_MERC18Sa_U2_Top3_p352a399.indd 395 7/7/18 2:28 PM
396 UNIDADE 2 | ONDULATÓRIA
 95. (IJSO) Um veículo dotado de um emissor e de um 
receptor de som aproxima-se de um paredão com 
velocidade de módulo 10 m/s. O veículo emite um 
som de frequência 600 Hz, que sofre reflexão no 
paredão. A velocidade de propagação do som no 
local tem módulo igual a 310 m/s. A frequência 
com que o som refletido é registrado no receptor 
do veículo é igual a:
a) 600 Hz
b) 620 Hz
c) 640 Hz
d) 660 Hz
e) 680 Hz
 96. Considere o esquema adiante, fora de escala, 
onde uma ambulância equipada com uma sire-
ne que emite um som de frequência constante 
igual a 1 600 Hz desloca-se horizontalmente 
para a esquerda em trajetória retilínea, com 
velocidade de intensidade 72 km/h. Um obser-
vador em repouso no ponto O sobre duas bar-
reiras verticais refletoras de som, B
1
 e B
2
, 
separadas horizontalmente por uma distância 
d, escuta o som emitido pela sirene com uma 
frequência aparente fo.
d
B
2
O
B
1
B
2
B
1
Sabendo-se que o som da sirene se reflete em B
1
 
e B
2
 com inversão de fase e que as ondas sonoras 
se propagam no ar a 340 m/s, pede-se:
a) Calcular o valor de fo.
b) Determinar o menor valor de d, acima de 40 cm, 
para que o motorista da ambulância deixe de 
ouvir o som refletido, respectivamente em B
1
 e 
B
2
. Despreze possíveis amortecimentos das 
ondas sonoras durante sua propagação.
 97. (SBF) Um estudante observou, no Google Maps, 
uma fotografia de satélite que identificava um 
barco se deslocando em águas calmas (sem on-
das), formando um Cone de Mach, conforme o 
esquema desenhado a seguir. Sabendo que, na 
água, a frente de onda formada pelo Cone de 
Mach se propaga com velocidade de 4 m/s, qual 
é a velocidade do barco?
v
0
v
0
v
b
60¡
 98. (UFMT) A figura mostra a formação do cone so-
noro. Os pontos A e B apresentam as posições de 
um avião (fonte sonora) em dois instantes, t1 e t2, 
respectivamente. No instante t2, as linhas BC e 
BC’ são as frentes de onda do estrondo sonoro e 
a circunferência que passa por C e C’, com centro 
em A, representa a frente de onda do som produ-
zido pela frente sonora em A no instante t1.
R
C’
C
S
A
B
v
a
u
u
A partir das informações dadas, assinale a afir-
mativa incorreta.
a) A velocidade da fonte sonora é maior que a do 
som.
b) O som captado por um observador em R, no ins-
tante t2,é mais grave que o produzido pela fonte.
c) O som captado por um observador em S, no ins-
tante t2, é mais grave que o produzido pela fonte.
d) Observadores sobre as linhas BC e BC’ ouvem, 
no instante t2, um estrondo sonoro.
e) A velocidade do avião e o seno do ângulo u são 
inversamente proporcionais.
R
e
p
ro
d
u
ç
ã
o
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
R
e
p
ro
d
u
ç
ã
o
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
B
a
n
c
o
 d
e
 i
m
a
g
e
n
s
/A
rq
u
iv
o
 d
a
 e
d
it
o
ra
2CONECTEFIS_MERC18Sa_U2_Top3_p352a399.indd 396 7/7/18 2:28 PM