Física. Setor B. Índice-controle de Estudo. Prof.: Aula 37 (pág. 104) AD TM TC. Aula 38 (pág. 104) AD TM TC. Aula 39 (pág.

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1 ísica Setor B Prof.: Índice-controle de Estudo Aula 37 (pág. 104) AD TM TC Aula 38 (pág. 104) AD TM TC Aula 39 (pág. 108) AD TM TC Aula 40 (pág. 108) AD TM TC Aula 41 (pág. 108) AD TM TC Aula 4 (pág. 11) AD TM TC Aula 43 (pág. 11) AD TM TC Aula 44 (pág. 115) AD TM TC Aula 45 (pág. 115) AD TM TC Aula 46 (pág. 117) AD TM TC Aula 47 (pág. 117) AD TM TC Aula 48 (pág. 10) AD TM TC Bienal Caderno 8 Código:

2 Aulas 37 e 38 Ondas em meios bidimensionais e fenômenos ondulatórios I II raio de onda raio de onda linha de onda linha de onda : fonte puntiforme : fonte reta I) Algumas propriedades das ondas na superfície de líquidos 1. A velocidade de propagação depende do meio. Portanto, para líquidos diferentes (como água, óleo, mercúrio etc.), as velocidades de propagação são diferentes.. A frequência da onda é a mesma da fonte de abalos. 3. Para um mesmo líquido, quanto maior a frequência da onda que nele se propaga, menor será o seu comprimento de onda. 4. Quando uma onda se propaga num mesmo líquido situado em um recipiente de profundidade variável, a velocidade de propagação da onda se modifica. erifica-se que, quanto menor a profundidade, menor será a velocidade de propagação da onda. II) Reflexão Raio incidente α β Anteparo Raio refletido O ângulo de incidência α e o ângulo de reflexão β possuem a mesma medida. ensino médio ª- série bienal 104 sistema anglo de ensino

3 III) Refração Meio (1): profundidade h 1 1 a) Ondas em superfícies de líquidos, a rigor, são ondas combinadas entre longitudinal e transversal. os casos analisados, pode-se considerar que são ondas transversais. b) ão, uma vez que a energia de uma onda é dissipada. c) A frequência de uma onda é característica da fonte. e) a refração, a frequência permanece constante. f) As leis da refração e reflexão são válidas para quaisquer tipos de ondas. 1 i r. Leia o texto seguinte e, após a leitura, resolva o exercício proposto. Cuba de ondas Cuba de ondas é um recipiente de forma retangular que contém água, em cuja superfície são produzidas ondas. eja, a seguir, a fotografia de um desses aparelhos. Meio (): profundidade h 1 seni Lei de Snell-Descartes: = = senr 1 1. Assinale certo (C) ou errado (E) para as afirmações a seguir. a) ( E ) As ondas em superfícies de líquidos são do tipo longitudinal. b) ( E ) As ondas na superfície de um líquido têm alcance ilimitado. c) ( E ) A frequência da onda depende da viscosidade do líquido. d) ( C ) A velocidade de propagação das ondas na superfície de um líquido depende, entre outros fatores, da profundidade do líquido. e) ( E ) Quando uma onda é refratada de um meio a outro, seu comprimento de onda permanece inalterado. f) ( E ) As leis da refração e da reflexão não podem ser aplicadas para as ondas produzidas em líquidos. g) ( C ) Considere um mesmo líquido em duas porções distintas: uma mais rasa e outra mais profunda. Pode-se afirmar que, para ondas em sua superfície, a porção mais rasa é considerada mais refringente. Um aparelho óptico projeta em uma tela vertical a formação das ondas na superfície do líquido contido na cuba, permitindo o seu estudo. Dependendo do tipo de onda que se pretende produzir circular ou reta, o vibrador da cuba é conectado a instrumentos que transferem energia do vibrador para a água, podendo ser uma haste ou uma régua. Caso a haste tenha uma das extremidades em contato com o vibrador e a outra extremidade em contato com um ponto da superfície da água, haverá a formação de ondas circulares. ensino médio ª- série bienal 105 sistema anglo de ensino

4 b) Observando a configuração geométrica da cuba: B 1 m A m C 1 m Início da perturbação Esquema da formação de ondas circulares em uma cuba de ondas. Experiências realizadas em cubas de ondas permitem verificar que, quando encontram um obstáculo, as ondas são refletidas; nesse caso, as leis da reflexão são semelhantes às da luz em espelhos. A figura a seguir ilustra ondas circulares na superfície da água refletidas por um obstáculo plano. ê-se que em t = 3 s, no ponto médio do quadrado já ocorreu reflexão da frente de onda, o que não acontece nos vértices da cuba, pois BC d. Analisando as condições de simetria da frente de onda, temos, em t = 3 s, a seguinte configuração. C 3. A figura a seguir mostra um raio de onda que passa da região mais profunda (1) de um tanque para a região mais rasa (). A frequência da fonte é f = 30Hz. a região 1 o comprimento de onda é 1 = 90cm e na região o comprimento de onda é = 60cm. ormal Direção de propagação Região β Ondas circulares refletidas por um obstáculo plano. o centro de uma cuba de ondas, com o formato de um quadrado de m de lado, produziu-se sobre um líquido uma frente de onda que se propagou com velocidade de 0,4m/s. α a) Determine a distância percorrida pela perturbação desde t = 0s (início) até o instante t = 3s. b) Represente a configuração da frente de onda 3s após a perturbação. a) A frente de onda produzida na cuba é circular. A distância d percorrida pela perturbação em Δt = 3s é: d = Δt d 0,4 = 3 Logo: d = 1, m. Região 1 Determine: a) a velocidade de propagação da onda em cada região; b) o valor do ângulo de refração β, sendo o ângulo de incidência α = 37. (sen37 = 0,6 e sen3 = 0,4) ensino médio ª- série bienal 106 sistema anglo de ensino

5 a) Como = f, vem: Região 1: 1 = 0, = 7 m/s Região : = 0,6 30 = 18 m/s b) Utilizando a Lei de Snell-Descartes, vem: sen α = 1 sen β sen 37º 7 = sen β 18 sen β = 0,4 β = 3º Da relação fundamental da trigonometria: sen θ + cos θ = 1 sen θ + (0,6) = 1 sen θ = 0,8 sen i 0,8 Da lei de Snell: provém = = sen r sen r passa senr = 1,07 1 reflexão total Um trem de ondas retas se propaga na superfície de um líquido x, com velocidade de avanço 3 m/s, quando este apresenta profundidade h A, e com velocidade 4m/s, quando este apresenta profundidade h B. Considere a situação representada a seguir: Ondas retas são produzidas na superfície do líquido x, contido em um tanque que apresenta duas regiões, A e B, com profundidades h A e h B, respectivamente, separadas por uma fronteira imaginária S. Inicialmente, as ondas são produzidas na porção A do líquido e se propagam em sentido à porção B, atingindo a fronteira de separação entre ambas, de tal forma que o raio de onda incidente faz com a normal à fronteira um ângulo θ, tal que cos θ = 0,6. De acordo com os dados, complete a figura, representando o fenômeno que ocorrerá com a onda. Porção A Porção B A = 3 m/s θ θ S Consulte Livro Capítulo 4 Caderno de Exercícios Capítulo 4 Tarefa Mínima AULA Leia os itens 1 e.. aça os exercícios 1 e 5. AULA Leia os itens 3 e 4.. aça os exercícios de a 4. Tarefa Complementar AULA 38 aça os exercícios 1 e 13. ensino médio ª- série bienal 107 sistema anglo de ensino

6 Aulas 39 a 41 Interferência, ressonância e onda estacionária 1 e são duas fontes que oscilam com a mesma frequência e em fase. O ponto P corresponde a um ponto genérico do meio, perturbado simultaneamente pelas ondas provenientes de 1 e de. x 1 P 1 x Ressonância Δx (/) 1443 se k for par Interferência Construtiva = k se k for ímpar Interferência Destrutiva se k for não inteiro Interferência Parcial Considere um sistema de ondas atingindo um corpo A qualquer (macroscópio ou microscópio). Se a frequência de oscilação das ondas for igual à frequência natural de vibração do corpo, ele entrará em ressonância com a onda. Assim sendo, ele absorve energia da onda e passa a oscilar com amplitude cada vez maior. frequência natural de vibração f Ressonância ondas com frequência f Ondas estacionárias Onda incidente Onda refletida A onda incidente e sua correspondente onda refletida têm a mesma velocidade, a mesma frequência e o mesmo comprimento de onda. ensino médio ª- série bienal 108 sistema anglo de ensino

7 Quando a onda incidente encontra a onda refletida, todos os pontos do meio serão locais de interferência. Se, nos pontos do meio, o tipo de interferência não variar com o tempo, diz-se que forma-se uma onda estacionária. P A letra indica os pontos onde a oscilação da onda é mínima os chamados nós, locais de interferências destrutivas. A letra indica as regiões onde a oscilação da corda é máxima chamadas ventres, locais de interferências construtivas. Modo fundamental de oscilação As possíveis ondas estacionárias que se formavam num certo meio só ocorrem para determinados valores de frequência. Esses valores são múltiplos inteiros da frequência fundamental (f 1 ). A frequência fundamental é aquela na qual a corda, com ambas as extremidades fixas, vibra apresentando um único fuso. Modo fundamental (frequência f 1 ) L = 1 1 = L f 1 = v L requências naturais de oscilação da corda presa em ambas as extremidades uso entre entre entre entre Comprimento da corda (L) Ondas estacionárias com n fusos numa corda. O número de fusos (n), o comprimento da corda (L) e o comprimento de onda () são relacionados pelas expressões: n L = = L n As frequências naturais de oscilação (f n ) são múltiplos inteiros da frequência fundamental (f 1 ): f n = n f 1 ensino médio ª- série bienal 109 sistema anglo de ensino

8 1. Assinale verdadeira () ou falsa () em cada uma das afirmações a seguir. a) ( ) Quando dois pulsos que se propagam em um mesmo meio se sobrepõem, verifica-se que, durante o cruzamento, para um certo instante t, as ordenadas de cada ponto do meio correspondem à soma algébrica das ordenadas de cada pulso separadamente. b) ( ) erifica-se que, quando dois pulsos interferem entre si, após a interferência, cada pulso continua com sua forma original, conservando suas características, como se nada tivesse ocorrido. c) ( ) Quando ouvimos uma orquestra, cada instrumento produz ondas sonoras que se propagam na mesma região do espaço, mas, devido à interferência, não somos capazes de perceber os sons de seus diferentes instrumentos. d) ( ) Dizemos que ocorreu uma interferência do tipo construtiva entre dois pulsos, quando o pulso resultante tem sua amplitude dada pela soma das amplitudes dos pulsos que estão interferindo entre si. e) ( ) Ocorre interferência destrutiva quando a amplitude do pulso resultante é dada pela diferença das amplitudes dos pulsos originais.. Dois alto-falantes A e B oscilam em fase e emitem sons de frequência, que se propagam no ar com velocidade de 340m/s. Um ouvinte, andando pela região, percebe que no ponto O, o som apresenta intensidade máxima. O 13 m A Determine: a) Os valores dos dois maiores comprimentos de onda possíveis dessas ondas sonoras; b) Os valores das duas menores frequências possíveis dessas ondas. B 11 m a) A diferença de caminho Δx é m. Para que ocorra um máximo sonoro, o local é sede de interferência construtiva. Assim, vale a relação: Δx/(/) = k, em que k = 0,, 4, 6 Para k = 0... é indeterminado Para k =... /(/) = = m Para k = 4... /(/) = 4 = 1 m Ou seja, os dois maiores comprimentos de onda possíveis são m e 1 m. b) Como = f, segue: Para = m = f f = 170 Hz. Para = 1 m = 1 f f = 340 Hz. Ou seja, os dois menores valores de frequência possíveis são 170 Hz e 340 Hz. 3. Preencha as lacunas do texto a seguir com palavras adequadas, do ponto de vista da Ondulatória. Em alguns casos, escolha um dos termos sugeridos que estão entre parênteses. Ressonância Todos os corpos vibram naturalmente com certa frequência natural ou frequência própria. Quando uma fonte excitadora externa vibra com uma frequência igual (igual ou diferente) à frequência natural de um sistema oscilante, verifica-se o fenômeno da ressonância (ressonância ou interferência), ou seja, a amplitude das oscilações tende a aumentar (aumentar ou diminuir) de tal forma que pode até provocar o colapso do sistema. Alguns efeitos catastróficos podem ser produzidos pela ressonância. Um deles é o desabamento de pontes, que entram em ressonância com a marcha cadenciada de uma tropa de soldados ao atravessá-la. Outro exemplo é o da voz de uma cantora induzindo vibrações nas partículas de um cálice de cristal, que acabam por entrar em ressonância com a voz da cantora, até o momento em que a estrutura cristalina é rompida. ensino médio ª- série bienal 110 sistema anglo de ensino

9 4. Em uma corda homogênea, com as extremidades fixas em P e Q, é estabelecido um sistema de ondas estacionárias conforme mostra o esquema a seguir P A B m Medidas foram feitas e se determinou que a velocidade de propagação das ondas nessa corda é de 60m/s. Com relação a essa situação, são feitas algumas afirmações. Julgue certo (C) ou errado (E). a) ( C ) As regiões da corda indicadas pelos pontos A, B, C e D são denominadas ventres. b) ( C ) O ventre corresponde ao ponto da corda onde a interferência é construtiva. c) ( E ) Os pontos A e B da corda oscilam em fase. d) ( C ) O ponto B é um nó da onda estacionária, sede de uma interferência destrutiva. e) ( C ) A região compreendida entre B e C denomina-se fuso. f) ( E ) O comprimento de um fuso corresponde ao comprimento de onda (). g) ( C ) O comprimento de onda das ondas que se propagam ao longo dessa corda é 1m. h) ( E ) A frequência de oscilação dessa corda, nesse sistema de ondas estacionárias indicado, é 30Hz. i) ( C ) A frequência fundamental de oscilação dessa corda é 15Hz. c) entre e ventre consecutivos são pontos da corda que oscilam em oposição de fase. f) O comprimento de um fuso é igual a meio comprimento de onda. h) v = f 60 = 1 f f = 60 Hz C A B C D Q 5. Uma onda estacionária é estabelecida numa corda de 1,5m de comprimento, com os extremos fixos. A frequência de vibração da corda é 15Hz, e verifica-se o surgimento de cinco ventres e seis nós. Determine a frequência fundamental. Da figura: 5 = 1,5 = 0,6 m. Como = f, e sendo f = 15 Hz, vem: = 0,6 15 Assim: = 9 m/s. Para a frequência fundamental, temos a seguinte situação. Como a velocidade de propagação é constante, não dependendo do modo de vibração da corda, temos: = f f =. Mas, da figura, = 1,5, então: = 3m. Assim: f = 9. 3 Resposta: f = 3 Hz Outra solução: De forma mais simples 1,5 m 1,5 m 5 fusos f (5) = 5 f (1) 15 = 5 f (1) f (1) = 3 Hz ensino médio ª- série bienal 111 sistema anglo de ensino

10 Consulte Livro Capítulo 5 Caderno de Exercícios Capítulo 5 Tarefa Mínima AULA Leia os itens 1 e.. aça os exercícios de 1 a 3. AULA Leia os itens de 3 a 5.. aça os exercícios 4, 5 e 7. AULA 41 aça os exercícios 8 e 10. Tarefa Complementar AULA 41 aça os exercícios de 11 a 13. Aulas 4 e 43 Acústica: sons e suas propriedades O som se propaga em todas as direções, a partir da fonte, em frentes de ondas esféricas que se propagam longitudinalmente. Som onda mecânica longitudinal frequência entre 0Hz e 0000Hz ensino médio ª- série bienal 11 sistema anglo de ensino

11 Representação Características que diferenciam os sons Intensidade: característica associada à amplitude da onda som muito intenso som forte, maior amplitude. som pouco intenso som fraco, menor amplitude. A A A A Altura: característica associada à frequência da onda Esquema simplificado onte onte Som A Som B Como f B f A, o som B é mais agudo que o som A, ou seja, o som B é mais alto que o som A. Timbre Característica do som relacionada às particularidades das fontes emissoras (material, tamanho, forma etc.). A mesma nota musical emitida por instrumentos distintos pode ser diferenciada pelo ouvido humano Mesma nota musical (mesma frequência) ensino médio ª- série bienal 113 sistema anglo de ensino

12 1. Assinale certo (C) ou errado (E) para as afirmações a seguir: a) ( E ) Todos os animais só são capazes de ouvir no intervalo entre 0Hz e 0kHz. b) ( C ) Apesar de ser representada como uma onda transversal, a onda sonora é do tipo longitudinal. c) ( E ) Um som é dito alto quando é muito forte, muito intenso. d) ( C ) Som graves apresentam baixas frequências. e) ( C ) Para se produzir sons cada vez mais intensos, deve-se aumentar a amplitude da onda sonora. f) ( E ) Todos os sons transferem a mesma quantidade de energia. g) ( C ) Duas pessoas podem emitir sons de mesma altura e mesma intensidade, mas com timbres diferentes. h) ( E ) A sensibilidade auditiva do ser humano é a mesma para qualquer faixa de frequência. a) Alguns animais ouvem em outras faixas de frequência. c) Som alto é um som agudo. f) A energia de uma onda depende de sua amplitude. Por exemplo, quando aumentamos o volume da voz, dispendemos mais energia nessa tarefa. h) A sensibilidade auditiva do ser humano depende da faixa de frequência. O intervalo de frequência entre 700 Hz e 5000 Hz corresponde à região de maior sensibilidade auditiva.. Para a fisiologia humana, a frequência sonora é identificada com a altura do som: quanto maior a frequência, maior a altura ou mais agudo é o som. Quanto menor a frequência, menor a altura e mais grave é o som. Com base nessas afirmações, resolva o seguinte problema: o ouvido humano é capaz de ouvir sons entre 0Hz e 0000Hz, aproximadamente. A velocidade do som no ar é de, aproximadamente, 340m/s. Determine o comprimento de onda do som mais grave que o ser humano pode ouvir. Como às frequências menores correspondem sons mais graves, tem-se que, para o ouvido humano, a frequência que corresponde ao som mais grave vale 0 Hz. Utilizando a relação fundamental da ondulatória, podemos determinar o comprimento de onda correspondente: = f =. f Assim: = 340 = Resposta: = 17 m 3. (USC) Dois músicos se apresentam tocando seus instrumentos: uma flauta e um violino. A flauta e o violino estão emitindo sons de mesma altura, mas de intensidades diferentes a intensidade do som do violino é maior do que a intensidade do som da flauta. Uma pessoa cega encontra-se a uma mesma distância dos dois instrumentos, estando a flauta à sua direita e o violino à sua esquerda. Essa pessoa é capaz de distinguir os sons do violino e da flauta. Considerando a situação descrita, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). a) ( C ) É possível perceber que o violino está à sua esquerda e que a flauta está à sua direita, devido aos timbres diferentes dos sons emitidos pelos dois instrumentos. b) ( E ) A pessoa é capaz de perceber que o violino está à sua esquerda e que a flauta está à sua direita, porque o som que está sendo emitido pelo violino é mais agudo e o som da flauta é mais grave. c) ( C ) É possível a pessoa perceber que os dois instrumentos estão emitindo a mesma nota musical, porque uma nota musical é caracterizada pela sua frequência. d) ( C ) O som que está sendo emitido pelo violino tem a mesma frequência do som que está sendo emitido pela flauta; por isso, a pessoa percebe que são de mesma altura. e) ( C ) A forma da onda sonora do violino é diferente da forma da onda sonora da flauta; por isso, os sons desses instrumentos apresentam timbres diferentes. f) ( E ) O som que está sendo emitido pelo violino é mais alto do que o som que está sendo emitido pela flauta. g) ( C ) a linguagem vulgar, dizemos que a pessoa percebe o som do violino mais forte do que o som da flauta. a) ( C ); sons de mesma altura são diferenciados pelos seus timbres. b) ( E ); os sons possuem a mesma altura. c) ( C ); altura do som e nota musical se referem à frequência do som. ensino médio ª- série bienal 114 sistema anglo de ensino

13 d) ( C ); vide item c. e) ( C ); embora tenham a mesma frequência, a forma das ondas são diferentes. f) ( E ); os sons têm a mesma altura. g) ( C ); a intensidade do som do violino é maior. Consulte Livro Capítulo 6 Caderno de Exercícios Capítulo 6 Tarefa Mínima AULA 4 1. Leia os itens de 1 a 3.. aça os exercícios de 1 a 3. AULA Leia os itens de 4 a 7.. aça os exercícios de 4 a 6. Tarefa Complementar AULA 43 aça os exercícios de 7 a 10. Aulas 44 e 45 Estudo das cordas vibrantes elocidade de propagação das ondas transversais em cordas comprimento: l densidade do material da corda: d área da secção transversal: S densidade linear da corda: μ = m l = = μ d S Modos de vibração (série harmônica) L 1º- modo 1º- harmônico (modo fundamental) º- modo º- harmônico 3º- modo 3º- harmônico enésimo modo enésimo harmônico ensino médio ª- série bienal 115 sistema anglo de ensino

14 Relações 1º- harmônico 1 1 = L f 1 = = = L L μ enésimo harmônico 1 n = f n = n f 1 n 1 L d S 1. Assinale certo (C) ou errado (E) para as afirmações em relação às ondas que se propagam em uma corda: a) ( C ) Quando se aumenta a intensidade da força de tração em uma corda, aumenta-se a velocidade de propagação das ondas transversais que nela viajam. b) ( C ) Quando uma corda oscila no seu modo fundamental ela gera o som mais grave possível. c) ( C ) A série harmônica em uma corda corresponde às possíveis ondas estacionárias que podem ser formadas sobre a corda. d) ( E ) Quanto maior a quantidade de fusos, menor é a frequência de oscilação de uma corda e) ( C ) A frequência do sétimo harmônico é sete vezes a frequência do modo fundamental. f) ( E ) O comprimento de onda das ondas no quinto harmônico é cinco vezes o comprimento de onda do primeiro harmônico. g) ( C ) Em uma harpa, as cordas de maior comprimento são responsáveis pela emissão dos sons mais graves. d) Maior quantidade de fusos maior frequência f) 5 = 1 5. A corda correspondente à nota musical ré de um violão tem densidade linear de 0,6g/m e está fixa entre o cavalete e o extremo do braço, separados por uma distância de 85cm, e vibra no modo fundamental. Sendo 94Hz a frequência de vibração fundamental da corda, calcule: a) a velocidade de propagação da onda na corda; b) a intensidade da tração na corda. a) A corda vibra no modo fundamental como indicado na figura a seguir. 85 cm Temos: = L Então: = 85 = 170 cm = 1,7 m. Utilizando a equação fundamental da ondulatória = f, vem: = 1,7 94 Logo: 500 m/s. b) Como = e μ = 0,6 g/m (que corresponde a μ 0, kg/m), vem: = μ (500) =. (0, ) Portanto, = 150. Consulte Livro Capítulo 6 Caderno de Exercícios Capítulo 6 Tarefa Mínima AULA Leia os itens de 8 a 10.. aça os exercícios de 15 a 17. AULA Leia o item 11.. aça os exercícios de 18 a 0. Tarefa Complementar AULA 45 aça os exercícios de 1 a 3. ensino médio ª- série bienal 116 sistema anglo de ensino

15 Aulas 46 e 47 Tubos sonoros I) Tubo aberto nas duas extremidades L 1º- harmônico Som fundamental requência: f 1 º- harmônico requência: f = f 1 3º- harmônico requência: f 3 = 3 f 1 as extremidades abertas do tubo, onde o ar pode oscilar livremente, são formados os ventres () da onda estacionária. O comprimento de onda das ondas que se propagam ao longo do tubo é dado por: n = L n em que L é o comprimento do tubo, e n corresponde à ordem do harmônico (1,, 3,...). A frequência de oscilação das ondas sonoras emitidas pelo tubo nos diferentes harmônicos é: (n = 1,, 3 ) em que f n é a frequência do harmônico de ordem n, e f 1 = II) Tubo fechado em uma das extremidades Este tipo de tubo só emite os harmônicos de ordem ímpar (n = 1, 3, 5 ). L f n = n f 1 1º- harmônico Som fundamental requência: f 1 L corresponde à frequência fundamental. 3º- harmônico requência: f 3 = 3 f 1 5º- harmônico requência: f 5 = 5 f 1 a extremidade fechada do tubo, onde o ar é impedido de oscilar, há a formação do nó da onda estacionária. a extremidade aberta são formados os ventres. os tubos fechados só são formados os harmônicos de ordem ímpar. ensino médio ª- série bienal 117 sistema anglo de ensino

16 O comprimento de onda das ondas que se propagam ao longo do tubo é dado por: n = 4 L n em que L é o comprimento do tubo, e n corresponde à ordem do harmônico (1, 3, 5 ). A frequência de oscilação das ondas sonoras emitidas pelo tubo nos diferentes harmônicos é: f n = n f 1 (em que f n é a frequência do harmônico de ordem n = 1, 3, 5, e f 1 = corresponde à frequência 4 L fundamental.. Considerando que a velocidade de propagação do som no ar é de 340m/s, determine a frequência do som fundamental emitido por um tubo sonoro aberto nas duas extremidades e de comprimento L = 50cm. A figura a seguir representa a situação de formação da onda estacionária no tubo, correspondente à frequência do som fundamental. (1) = L = 50 cm 1º- harmônico Portanto, da análise da figura, temos: (1) = 100 cm = 1 m. Utilizando a relação fundamental da ondulatória: = (1) f (1), temos: 340 = 1 f (1) Logo: f (1) = 340 Hz. 1. Com relação às possíveis ondas estacionárias que se formam no interior de um tubo, assinale certo (C) ou errado (E) para as afirmações a seguir. a) ( E ) Em um tubo aberto em ambas as extremidades, emitido o som fundamental, é formada uma onda estacionária com um ventre e um nó. b) ( C ) Um tubo aberto em ambas as extremidades é capaz de emitir todos os harmônicos, enquanto que um tubo fechado em uma das extremidades só emite os harmônicos ímpares. c) ( E ) Quanto maior o comprimento de um tubo, maior será a frequência do som fundamental gerado. d) ( E ) Considere dois tubos de mesmo comprimento emitindo o som fundamental. A frequência do som emitido pelo tubo aberto em ambas as extremidades é menor que a frequência do som emitido pelo tubo fechado em uma das extremidades. a) Modo fundamental: ventres e 1 nó. c) Tubo aberto: f 1 =, tubo fechado f 1 = L 4L Quanto maior o comprimento do tubo, menor será a frequência do modo fundamental. d) ide item anterior. 3. (ITA-SP) Uma flauta doce, de 33cm de comprimento, à temperatura ambiente de 0ºC, emite sua nota mais grave numa frequência de 51Hz. erifica-se experimentalmente que a velocidade do som no ar aumenta de 0,60m/s para cada 1ºC de elevação da temperatura. Calcule qual deveria ser o comprimento da flauta a 30ºC para que ela emitisse a mesma frequência de 51Hz. 0ºC 33 cm = 1 0ºC = 1 f 1 = 0, ºC = 165,66 m/s 30ºC 30ºC = (30 0,6) + 165,66 30ºC = 183,66 m/s 30ºC = f 1 = L ,66 = L 51 L = 0,366m 36,6 cm. f 1 = 51 Hz ensino médio ª- série bienal 118 sistema anglo de ensino

17 4. A figura abaixo representa um diapasão vibrando na boca de um tubo, inicialmente cheio de água. Por meio de uma torneira, escoa-se lentamente a água. Um estudante ouve reforços na intensidade do som emitido pelo diapasão para determinados níveis de água; e, para outros, não. O estudante percebe também que, entre o primeiro reforço e o próximo, os níveis da superfície livre da água distam de 40cm. Sendo 340m/s a velocidade do som no ar, calcule a frequência do diapasão. Observando as figuras, podemos concluir que o tamanho de um fuso da onda estacionária corresponde à distância de 40 cm. Assim: = 40 cm = 80 cm = 0,8 m. Assim, a frequência do som emitido pelo diapasão, que corresponde à frequência do som emitido pelo tubo, é: 340 f = = = 45 0,8 Resposta: f = 45 Hz 0 O tubo com água corresponde ao caso do tubo sonoro aberto em uma extremidade e fechado em outra. O primeiro reforço corresponde ao primeiro harmônico, e o próximo reforço, ao terceiro harmônico. As frequências naturais de ressonância do tubo são n dadas pela expressão: f n =. 4 L As figuras a seguir mostram os dois níveis consecutivos de reforço do som. Consulte Livro Capítulo 6 Caderno de Exercícios Capítulo 6 40 cm Tarefa Mínima AULA Leia os itens de 1 a 14.. aça os exercícios 4 e 5. AULA 47 aça os exercícios 6 e 7. Tarefa Complementar AULA 47 aça os exercícios 8 e 9. ensino médio ª- série bienal 119 sistema anglo de ensino

18 Aula 48 Efeito Doppler Quando ocorre movimento relativo entre a fonte de ondas e o detector, no sentido da aproximação ou do afastamento entre ambos, a frequência detectada (frequência aparente) é diferente da frequência real. I) onte em repouso em relação à Terra R O professor percebe o efeito Doppler apenas: a) no evento I, com frequência sonora invariável. b) nos eventos I e II, com diminuição da frequência. c) nos eventos I e III, com aumento da frequência. d) nos eventos II e III, com diminuição da frequência em II e aumento em III. e) nos eventos II e III, com aumento da frequência em II e diminuição em III. O efeito Doppler ocorre somente quando há movimento relativo de translação entre a fonte de ondas e o detector. a aproximação, a frequência aparente é superior à frequência real. o afastamento, a frequência aparente é inferior à frequência real. R : real comprimento de onda f R : frequência emitida pela fonte II) onte em movimento em relação aos observadores v. (UMG) O diagrama a seguir representa cristas consecutivas de uma onda sonora emitida por uma fonte que se move em uma trajetória retilínea M. g a O observador percebe o som mais grave (f ap f R ) O observador percebe o som mais agudo (f ap f R ) M 1. (PUCCamp-SP) Um professor lê o seu jornal sentado no banco de uma praça e, atento às ondas sonoras, analisa três eventos. I. O alarme de um carro dispara quando o proprietário abre a tampa do porta-malas. II. Uma ambulância se aproxima da praça com a sirene ligada. III. Um mau motorista, impaciente, após passar pela praça, afasta-se com a buzina permanentemente ligada. a) Indique o sentido do movimento da fonte sonora: se de M para, ou de para M. Justifique sua resposta. b) Considere duas pessoas, uma situada em M, e a outra, em. Indique se a pessoa em M vai ouvir o som com frequência maior, menor ou igual à frequência ouvida pela pessoa em. Justifique sua resposta. ensino médio ª- série bienal 10 sistema anglo de ensino

19 a) O sentido é de M para. O motivo é que as frentes de onda se aproximam daquelas que estão à sua frente, e se afastam daquelas que estão atrás. b) A pessoa situada em ouvirá o som com frequência maior, pois por ela passará uma quantidade maior de frentes de onda para um mesmo intervalo de tempo. Pela pessoa situada no ponto M vai passar um número menor de frentes de onda no mesmo intervalo de tempo. Consulte Livro Capítulo 6 Caderno de Exercícios Capítulo 6 Tarefa Mínima 1. Leia o item 15.. aça os exercícios de 31 a 33. Tarefa Complementar aça os exercícios 34 e 37. ensino médio ª- série bienal 11 sistema anglo de ensino

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