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Um cientista está realizando vários testes usando o efeito Doppler num laboratorio de física. Os testes são realizados com uma câmara de gás, na qual o cientista consegue testar vários tipos de gases com densidades diferentes. No interior da câmara é posicionados um microfone e um alto- falante. O alto-falante está montado numa base móvel, a qual pode ser aproximada ou afastada do microfone. O objetivo do experimento é determinar a velocidade de propagação do som em diferentes gases, sem que seja necessário conhecer as massas molares dos mesmos. No entanto, como o cientista deseja comparar a velocidade do som entre os gases, ele mantém constante a temperatura e a pressão da câmara. Para determinado gás, o cientista ajusta uma frequência sonora de 1100 Hz e a velocidade de deslocamento do alto-falante em 10 m/s. Quando o alto-falante se aproxima do microfone, ele registra uma frequência de 1150 Hz. Determine a velocidade v do som para o gás em questão. a. v=5m/s b. v= 230 m/s C. v= 250 m/s d. v= 350 m/s e. v = 130 m/s
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Daniela Nepomuceno

há 7 meses

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há 7 meses

Para determinar a velocidade do som no gás em questão, podemos usar a fórmula do efeito Doppler para ondas sonoras. Quando a fonte de som (alto-falante) se aproxima do receptor (microfone), a frequência percebida (f') é dada pela seguinte fórmula: \[ f' = f \left( \frac{v + v_o}{v - v_s} \right) \] onde: - \( f' \) é a frequência percebida (1150 Hz), - \( f \) é a frequência emitida (1100 Hz), - \( v \) é a velocidade do som no gás (que queremos encontrar), - \( v_o \) é a velocidade do observador (microfone), que é 0 m/s (pois está parado), - \( v_s \) é a velocidade da fonte (alto-falante), que é 10 m/s (se aproximando, então é positiva). Substituindo os valores na fórmula: \[ 1150 = 1100 \left( \frac{v + 0}{v - 10} \right) \] Agora, vamos resolver a equação: 1. Multiplicando ambos os lados por \( (v - 10) \): \[ 1150(v - 10) = 1100v \] 2. Expandindo: \[ 1150v - 11500 = 1100v \] 3. Isolando \( v \): \[ 1150v - 1100v = 11500 \] \[ 50v = 11500 \] \[ v = \frac{11500}{50} \] \[ v = 230 \, m/s \] Portanto, a velocidade do som para o gás em questão é: b. v = 230 m/s.

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