Exercícios de Ondas Sonoras com Resolução

Exercícios de Ondas Sonoras com Resolução

1. O som é uma onda mecânica que se propaga no ar com uma velocidade variável, conforme a temperatura local.

Supondo que em um lugar essa velocidade seja 340m/s. Se um auto-falante, ao vibrar sua membrana neste local, emite 1 250 pulsos por segundo:

a) Determine a frequência de vibração da membrana, em Hertz;

Esta resposta encontra-se no próprio enunciado, já que se a membrana emite 1 250 pulsos por segundo, ela repete seu movimento 1 250 vezes em cada segundo, ou seja, esta é sua frequência.

b) Determine o período de vibração;

Sabendo a frequência, só precisamos lembrar que o período é igual ao inverso da frequência, logo:

Sendo a unidade expressa em segundos que é a unidade inversa a Hz.

c) Determine o comprimento de onda da onda sonora, em metros;

Utilizando a equação:

Já conhecemos a velocidade e a frequência, então basta isolarmos o comprimento de onda:

d) Sabendo-se que a velocidade do som no ar varia com a temperatura segunda a relação , sendo θ em graus Celsius e a velocidade em metros por segundo. Qual a temperatura local?

Sabendo-se que a velocidade do som no local é 340m/s, podemos utilizar a equação e resolvê-la:

2. Suponha que em um local a velocidade do som seja 300m/s, na temperatura de 0°C. Neste mesmo local as temperaturas durante certa época do ano podem chegar a 40°C. Neste extremo de temperatura qual será a velocidade de propagação do som?

Utilizando a equação:

Sendo k uma constante de valor arbitrário e T a temperatura absoluta do ambiente. Podemos aplicar os valores na equação nas duas situações:

 e 

Convertendo as temperaturas temos respectivamente 273K e 313K.

Dividindo uma equação pela outra:

Intervalo Acústico

1. Dois diapasões são tocados no mesmo momento. Um deles tem frequência igual a 14kHz e outro de 7kHz. Qual o nome do intervalo acústico entre eles?

Utilizando a equação do intervalo acústico temos:

Consultando uma tabela, verificamos que o intervalo de 2:1 é chamado de oitava.

2. Uma dupla de sons tem intervalo acústico de uma quinta. Sendo que ambos os sons têm mesma velocidade de propagação e o som de frequência maior tem um comprimento de onda igual a 1,3cm. Qual é o comprimento de onda do som de menor frequência?

Para resolver este problema devemos usar a equação

Juntamente com:

Que pode ser escrita como:

Juntando as duas equações:

Aplicando os valores conhecidos, sabendo que uma quinta equivale ao quociente 3:2

FONTE: http://www.sofisica.com.br/conteudos/exercicios/acustica.php

 Quando uma bola sonora incide na superfície de um lago, uma parte dela é refletida e a outra é transmitida para a água. Seja f_I a frequência da onda incidente, f_R a frequência da onda refletida e f_T a frequência da onda transmitida para a água, é correto afirmar que:

a) f_R = f_I e f_T > f_I

b) f_R < f_I e f_T > f_I

c) f_R = f_I e f _T = f_I

d) f_R < f_I e f_T = f_I

LETRA “C”

Quando a onda passa de um meio para outro, a sua frequência permanece constante; portanto, a frequência transmitida e a frequência incidente são iguais. Na reflexão, as ondas também mantêm a sua frequência, logo, as frequências refletida e incidente também são iguais.

01. Para pesquisar a profundidade do oceano numa certa região, usa-se um sonar instalado num barco em repouso. O intervalo de tempo decorrido entre a emissão do sinal ultra-som de freqüência 75 000Hz e a resposta ao barco (eco) é de 1 segundo. Supondo que o módulo da velocidade de propagação do som na água é igual a 1500m/s, a profundidade do oceano na região considerada é de:

a) 25m
b) 50m
c) 100m
d) 750m
e) 1 500m

02. (UNITAU) Independentemente da natureza de uma onda, sua propagação envolve, necessariamente:

a) movimento de matéria;
b) transporte de energia;
c) transformação de energia;
d) produção de energia;
e) transporte de energia e de matéria.

03. Todas as ondas abaixo podem se propagar no vácuo, exceto:

a) os ultra-sons
b) os raios X
c) as ondas de rádio
d) os raios laser
e) o ultravioleta

04. O som não se propaga no vácuo porque:

a) é uma onda longitudinal;
b) é uma onda mecânica;
c) não é tridimensional;
d) é uma onda eletromagnética;
e) não é uma onda estacionária.

05. Analise as afirmativas e aponte a correta:

a) Todas as ondas eletromagnéticas são visíveis.
b) As ondas de rádio não se propagam no vácuo.
c) As ondas sonoras têm freqüência maior que 30kHz.
d) Os ultra-sons no ar são ondas mecânicas longitudinais.
e) O módulo da velocidade de propagação dos sons graves no ar é maior que o dos sons agudos.

06. Um caçador ouve o eco de um tiro 6,os após ter disparado a arma. Sabendo-se que o som se propaga no ar com velocidade de módulo igual a 340m/s, o anteparo refletor encontra-se a uma distância igual a:

a) 2 040m
b) 1 020m
c) 510m
d) 340m
e) 680m

07. Um jato supersônico voa paralelamente ao solo plano e horizontal com velocidade constante de módulo 425m.s^-1. Um observador, em repouso em relação ao solo, ouve o ruído produzido pelo avião 12s depois de este ter passado pela vertical daquele. Adotando-se para a velocidade do som o valor 340m.s^-1, pode-se afirmar que a altitude do jato é:

a) 4 080m
b) 5 100m
c) 6 800m
d) 7 420m
e) 8 160m

08. Quando uma onda sonora se propaga no ar, numa certa direção:

 a) o ar, como um todo, se desloca na direção da propagação da onda;

 b) o ar, como um todo, se desloca na direção normal à direção de propagação da onda;

 c) as partículas do ar se movimentam de um lado para outro, numa direção normal à direção da propagação da onda;

 d) as partículas do ar se movimentam para frente e para trás, na direção da propagação da onda;

 e) o ar não se movimenta, apenas sua pressão aumenta e diminui sucessivamente.

09. (ITA) Um avião, voando horizontalmente a 4 000m de altura numa trajetória retilínea com velocidade constante, passou por um ponto A e depois por um ponto B situado a 3 000m do primeiro. Um observador no solo, parado no ponto verticalmente abaixo de B, começou a ouvir o som do avião emitido em A 4,00s segundos antes de ouvir o som proveniente de B. Se o módulo da velocidade do som no ar era de 320m/s, o módulo da velocidade do avião era de:

a) 960m/s
b) 750m/s
c) 390m/s
d) 421m/s
e) 292m/s

10. (FUVEST) Um avião, voando paralelamente ao solo plano e horizontal, com velocidade de intensidade igual a 468km/h, a uma altitude de 500m, larga uma bomba no exato instante em que passa pela vertical de um observador parado em relação à Terra. O observador ouve o estrondo da explosão da bomba ao atingir o solo 14s depois de a mesma ter sido abandonada do avião. Se g = 10m/s² e a influência do ar no movimento da bomba é desprezível, pode-se concluir que a velocidade de propagação do som no local tem módulo igual a:

a) 325m/s
b) 330m/s
c) 335m/s
d) 340m/s
e) 345m/s

Respostas:

01 – D	02 – B	03 – A	04 – B	05 – D
06 – B	07 – C	08 – D	09 – D	10 – A

1-   Uma corda de comprimento 3 m e massa 60 g é mantida tensa sob ação de uma força de intensidade 800 N. Determine a velocidade de propagação de um pulso nessa corda.

Resolução:

2-   Uma corda de massa 240 g e de comprimento 1,2 m vibra com freqüência de 150 Hz, conforme indica a figura.

 

a)    Qual a velocidade de propagação da onda na corda?

b)    Qual a intensidade da força tensora na corda?

Resolução:

        

3-   Uma onda periódica propaga-se em uma corda A, com velocidade de 40 cm/s e comprimento de onda 5 cm. Ao passar para uma corda B, sua velocidade passa a ser 30 cm/s. Determine:

a)    o comprimento de onda no meio B

b)    a freqüência da onda

Resolução: 

4-    Uma onda estacionária de freqüência 8 Hz se estabelece numa linha fixada entre dois pontos distantes 60 cm. Incluindo os extremos, contam-se 7 nodos. Calcule a velocidade da onda progressiva que deu origem à onda estacionária.

 
Resolução:

 

5-   A figura mostra a separação entre duas regiões, de profundidades diferentes, num tanque de ondas. Uma onda plana, gerada na região de maior profundidade, 1, incide sobre a separação, em direção à região de menor profundidade, 2. Sabendo que λ₁ = 0,2 m e v₁ = 4 m/s, calcule:  

a) a freqüência da onda incidente

b)  a velocidade de propagação da onda refratada

  

Resolução: 

fonte: http://ww2.unime.it/weblab/awardarchivio/ondulatoria/ondas.htm

Exercícios sobre Ondas

1 - Nas últimas décadas, o cinema têm produzido inúmeros filmes de ficção científica com cenas de guerras espaciais, como Guerra nas Estrelas.  Com exceção de 2001, Uma Odisséia no Espaço, essas cenas apresentam explosões com estrondos impressionantes, além de efeitos luminosos espetaculares, tudo isso no espaço interplanetário.

a)	Comparando Guerra nas Estrelas, que apresenta efeitos sonoros de explosão, com 2001, uma odisséia no Espaço, que não os apresenta, qual deles está de acordo com as leis da Física? Explique sua resposta.
b)	E quanto aos efeitos luminosos apresentados por ambos, estão de acordo com as leis Físicas? Justifique.

2 - A figura abaixo representa uma onda periódica propagando-se na água (a onda está representada de perfil). A velocidade de propagação desta onda é de 40 m/s, e cada quadradinho possui 1 m de lado.

Determine:

a)	O comprimento de onda (l) desta onda.
b)	A amplitude (A) desta onda.
c)	A freqüência (f) da onda.
d)	O período (T) de oscilação do barquinho sobre a onda.

3 - Explique a diferença entre a uma onda transversal e uma onda longitudinal.

4 - Qual é a relação matemática existente entre a velocidade de uma onda, sua freqüência e seu comprimento de onda?

5 - Qual é a única coisa que uma onda pode transportar?

6 - Ondas mecânicas podem ser do tipo transversal, longitudinal, ou mistas.  Numa onda transversal, as partículas do meio.

a)	não se movem.
b)	movem-se numa direção perpendicular à direção de propagação da onda.
c)	movem-se numa direção paralela à direção de propagação da onda.
d)	realizam movimento retilíneo uniforme.
e)	n.d.a

7 - Considere uma pessoa batendo periodicamente em um ponto da superfície de um líquido. Uma onda passa a se propagar nessa superfície.  Portanto podemos afirmar que:

I-	A velocidade de propagação (v) da onda na superfície de um líquido depende do meio. Assim, em líquidos diferentes (água, óleo etc.) teremos velocidades de propagação diferentes.
II-	A distância entre duas cristas sucessivas é o comprimento de onda l .
III-	A freqüência (f) da onda é igual à freqüência da fonte que deu origem à onda.
IV-	As grandezas v, f e l estão relacionadas pela equação l = v/f e, portanto, como v é constante para um dado meio, quanto maior for  f, menor será o valor de l neste meio.

Assinale a alternativa correta:

a)	apenas as afirmativas I, II e IV são corretas.
b)	apenas as afirmativas I, e III são corretas.
c)	apenas as afirmativas I, III e IV são corretas.
d)	apenas as afirmativas II e IV são corretas.
e)	se todas as afirmativas forem corretas.

8 - Um rapaz e uma garota estão em bordas opostas de uma lagoa de águas tranqüilas. O rapaz, querendo comunicar-se com a garota, coloca dentro de um frasco plástico um bilhete e, arrolhando o frasco, coloca-o na água e lhe dá uma pequena velocidade inicial. A seguir, o rapaz pratica movimentos periódicos sobre a água, produzindo ondas que se propagam, pretendendo com isso aumentar a velocidade do frasco em direção à garota. Com relação a esse fato podemos afirmar:

a)	Se o rapaz produzir ondas de grande amplitude, a garrafa chega à outra margem mais rapidamente.
b)	O tempo que a garrafa gasta para atravessar o lago dependerá de seu peso.
c)	Quanto maior a freqüência das ondas, menor será o tempo de percurso até a outra margem.
d)	A velocidade da garrafa não varia, porque o que se transporta é a perturbação e não o meio.
e)	Quanto menor o comprimento de onda, maior será o aumento na velocidade da garrafa.

9 - Uma onda desloca-se na superfície de um lago com velocidade de 0,3 m/s. Sabendo que o comprimento de onda é 0,6 m, determine quantas vezes por segundo um pedaço de madeira que flutua neste lago vai realizar um movimento de "sobe-desce". Isso corresponde a perguntar qual é a freqüência deste movimento oscilatório, em hertz.

10 - Quando uma gota de chuva cai sobre uma poça d'água, forma-se um pulso que se propaga por sua superfície. Esse pulso é transversal ou longitudinal?

11 - De modo bem simplificado, podemos dizer que, ao emitir um som (bater uma palma, por exemplo), você altera a pressão sobre as moléculas de ar próximas, que passam a se mover para frente e para trás em torno da posição de equilíbrio. Neste vaivém elas atingem outras moléculas de ar que estão próximas a elas e esta perturbação da pressão vai então se deslocando. Este pulso é transversal ou longitudinal?

12 - Um pulso produzido na superfície da água propaga-se mantendo a forma circular.  Coloque falso (F) ou verdadeiro (V) nas afirmativas abaixo.

(    )	O pulso é transversal.
(    )	O pulso é bidimensional.
(    )	A velocidade de propagação do pulso é a mesma em todas as direções da superfície da água.

13 - A velocidade do som na água, em comparação com sua velocidade no ar, é:

a)	maior.
b)	menor.
c)	igual.
d)	diferente,mas não é possível dizer se é maior ou menor.
e)	maior ou menor, dependendo da freqüência do som que se propaga.

14 - Uma onda tem freqüência de 10Hz e se propaga com velocidade de 400m/s. Qual o seu comprimento de onda?

15 - Quando uma corda de violão é colocada em vibração, gera no ar em sua volta uma onda sonora que caminha  com velocidade média de 340 m/s. Se uma corda vibrar com freqüência de 510 Hz, qual será o comprimento da onda sonora que se propagará no ar?

16 - O eco de um grito é ouvido por uma pessoa 5 s após ela ter gritado.  A velocidade do som no ar é de aproximadamente 330 m/s. Calcule a distância que se encontra da pessoa a superfície onde o som foi refletido.

17 -  O som mais agudo é som de:

a)	maior intensidade.
b)	menor intensidade.
c)	maior freqüência.
d)	menor freqüência.
e)	maior velocidade de propagação.

18 - Coloque falso (F) ou verdadeiro (V):

(    )	Tanto o som quanto a luz são ondas transversais.
(    )	Tanto o som quanto a luz podem se propagar no vácuo.
(    )	Tanto a velocidade do som quanto a da luz dependem do meio de propagação.

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Exercícios sobre Acústica

1 - Qual a faixa de freqüência perceptível ao ouvido humano ?

2 - Qual a faixa de freqüência perceptível para um cachorro.

3 - Utilizando os resultados dos dois exercícios anteriores, tente explicar o motivo de não escutarmos aqueles apitos para cães.

4 - Um gato percebe freqüências que vão de 30 Hz até 45 000 Hz. Qual destes extremos representa o som grave e qual representa o som agudo?

5 - O som se propaga com a mesma velocidade em todos os meios?  Geralmente qual a relação que existe entre a velocidade e o meio material.

6 - O que acontece com uma onda sonora quando você aumenta o volume do rádio?

7 - Por que você tem que aumentar o volume se quiser ouvir o som a uma distancia maior?

8 - Existem duas maneiras de alterarmos freqüências em um aparelho de som. Uma delas é no botão da sintonia (tuning), e a outra é no equalizador. Qual a diferença entre eles, se ambos servem para alterar a freqüência?

9 - Olhando para um alto falante ligado, como você pode comprovar que o som é uma onda longitudinal?