μ 9 μ, os pulsos refletido e refratado não sofrem inversão de fase. d) 1 2

Transcrição

1 1. Duas fontes sonoras 1 e 2, de massas desprezíveis, que emitem sons, respectivamente, de frequências f Hz e f Hz são colocadas 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 2 m, e a fonte sonora 2 ao bloco B, de massa 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 ao solo, sendo que a velocidade do bloco B é de 80 m s. Considere que não existam forças dissipativas, que a velocidade do som no local é constante 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 2. Analisando a figura do gráfico que representa três ondas sonoras produzidas pela mesma fonte, assinale a alternativa correta para os três casos representados. a) As frequências e as intensidades são iguais. b) As frequências e as intensidades são diferentes. c) As frequências são iguais, mas as intensidades são diferentes. d) As frequências são diferentes, mas as intensidades são iguais. 3. A qualidade do som que permite distinguir um som forte de um som fraco, por meio da amplitude de vibração da fonte sonora é definida como: a) timbre b) altura c) intensidade d) tubo sonoro 4. Considere um sistema formado por duas cordas elásticas diferentes, com densidades lineares μ 1 e μ 2, tal que μ 1 μ 2. Na corda de densidade linear μ 1 é produzido um pulso que se desloca com velocidade constante e igual a v, conforme indicado na figura abaixo.

2 Após um intervalo de tempo t, depois de o pulso atingir a junção das duas cordas, verifica-se que o pulso refratado percorreu uma distância 3 vezes maior que a distância percorrida pelo pulso refletido. Com base nessas informações, podemos afirmar, respectivamente, que a relação entre as densidades lineares das duas cordas e que as fases dos pulsos refletido e refratado estão corretamente relacionados na alternativa: a) μ1 3 μ2, o pulso refletido sofre inversão de fase mas o pulso refratado não sofre inversão de fase. μ 3 μ, os pulsos refletido e refratado não sofrem inversão de fase. b) 1 2 c) μ1 9 μ2, o pulso refletido não sofre inversão de fase mas o pulso refratado sofre inversão de fase. μ 9 μ, os pulsos refletido e refratado não sofrem inversão de fase. d) Uma corda de massa 100 g vibra com uma frequência de 200 Hz, como está descrito na figura a seguir. O produto da força tensora com o comprimento da corda, em N m, deve ser de: a) 1200 b) 1440 c) 1800 d) 2400 e) A figura mostra esquematicamente uma montagem utilizada em aulas práticas de física para o estudo de ondas estacionárias em cordas. Um gerador de sinal elétrico faz com que um oscilador mecânico produza ondas em uma corda tracionada por uma massa suspensa. A amplitude de oscilação do eixo do oscilador é independente da frequência e muito menor que a altura dos fusos. A roldana é considerada ideal. Sobre esse experimento, analise as seguintes afirmativas: I. Se a distância entre o oscilador e a roldana for reduzida, a frequência para se obter uma onda estacionária de mesmo número de fusos (ventres) que o mostrado na figura será maior e o comprimento de onda será menor. II. Se a massa suspensa for aumentada, o comprimento de onda do harmônico mostrado não é alterado e a frequência de ressonância será maior. III. Se a frequência do quarto harmônico for 600 Hz, a do quinto harmônico será 750 Hz. IV. Todos os pontos da corda vibram com a mesma frequência e velocidade transversal. V. A velocidade do deslocamento transversal de um ponto da corda será máxima nas posições de cristas e vales.

3 Com relação às afirmativas, assinale a alternativa CORRETA. a) somente as afirmativas II, III e IV estão corretas. b) somente as afirmativas I, III e V estão corretas. c) somente as afirmativas I, II e III estão corretas. d) somente as afirmativas I, II, IV e V estão corretas. e) somente as afirmativas II e IV estão corretas. 7. A figura abaixo representa uma onda estacionária produzida em uma corda de comprimento L 50 cm. Sabendo que o módulo da velocidade de propagação de ondas nessa corda é 40m s, a frequência da onda é de: a) 40Hz. b) 60Hz. c) 80Hz. d) 100Hz. e) 120Hz. 8. Um professor de física do ensino médio propôs um experimento para determinar a velocidade do som. Para isso, enrolou um tubo flexível de 5,0 m (uma mangueira de jardim) e colocou as duas extremidades próximas a um microfone, como ilustra a Figura abaixo. O microfone foi conectado à placa de som de um computador. Um som foi produzido próximo a uma das extremidades do tubo no caso, estourou-se um pequeno balão de festas e o som foi analisado com um programa que permite medir o intervalo de tempo entre os dois pulsos que eram captados pelo microcomputador: o pulso provocado pelo som do estouro do balão, que entra no tubo, e o pulso provocado pelo som que sai do tubo. Essa diferença de tempo foi determinada como sendo de 14,2 ms. A velocidade do som, em m/s, medida nesse experimento vale:

4 a) 704 b) 352 c) 0,35 d) 70 e) Considere duas cordas vibrantes, com ondas estacionárias e senoidais, sendo uma delas produzida por um violino e outra por uma guitarra. Assim, é correto afirmar que nos dois tipos de ondas estacionárias, têm-se as extremidades das cordas vibrando com amplitudes: a) nulas. b) máximas. c) variáveis. d) dependentes da frequência das ondas. 10. A figura abaixo ilustra uma montagem experimental para estudo de ondas estacionárias em cordas esticadas, retratando um dos harmônicos de onda estacionária possível de ser gerada pelo experimento. Para gerar ondas estacionárias, entre os pontos A e B, o experimento permite ajustes na tensão da corda (controle manual), e na frequência de perturbação periódica (controle via regulagem do motor). Considere a montagem experimental retratada na Figura 4, o conhecimento sobre ondas estacionárias, e analise as proposições. I. As ondas estacionárias não são ondas de propagação, mas resultam da interferência entre as ondas incidentes (propagando-se de A para B) e das ondas refletidas pelo ponto fixo B (propagando-se de B para A). Portanto, em determinadas condições de ajustes de frequência e tensão na corda, ocorrerá a ressonância e, consequentemente, a formação de harmônicos de onda estacionária. II. A densidade linear de massa da corda utilizada no experimento não interfere na geração das ondas estacionárias, isto é, cordas mais espessas ou menos espessas, submetidas às mesmas condições de perturbação e tensão, gerarão o mesmo harmônico de onda estacionária. III. Fixando a frequência de perturbação da corda, e partindo-se de um estado de ressonância, é possível atingir um harmônico superior apenas mediante o aumento da tensão da corda. IV. Ondas estacionárias não são decorrentes de fenômenos de interferência e ressonância. Assinale a alternativa correta: a) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. b) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras. e) Somente a afirmativa II é verdadeira. 11. Um diapasão com frequência natural de 400 Hz é percutido na proximidade da borda de uma proveta graduada, perfeitamente cilíndrica, inicialmente cheia de água, mas que está sendo vagarosamente esvaziada por meio de uma pequena torneira na sua parte inferior. Observa-se que o volume do som do diapasão torna-se mais alto pela primeira vez quando a

5 coluna de ar formada acima d água atinge uma certa altura h. O valor de h, em centímetros, vale: (Dado: velocidade do som no ar v 320 m s ) a) 45 b) 36 c) 28 d) 20 e) 18 Som 12. Em 1816 o médico francês René Laënnec, durante um exame clínico numa senhora, teve a ideia de enrolar uma folha de papel bem apertada e colocar seu ouvido numa das extremidades, deixando a outra livre para ser encostada na paciente. Dessa forma, não só era evitado o contato indesejado com a paciente, como os sons se tornavam muito mais audíveis. Estava criada assim a ideia fundamental do estetoscópio [do grego, stêthos (peito) skopéo (olhar)]. É utilizado por diversos profissionais, como médicos e enfermeiros, para auscultar (termo técnico correspondente a escutar) sons vasculares, respiratórios ou de outra natureza em diversas regiões do corpo. É composto por três partes fundamentais. A peça auricular tem formato anatômico para adaptar-se ao canal auditivo. Os tubos condutores do som a conectam à peça auscultatória. E, por fim, a peça auscultatória, componente metálico colocado em contato com o corpo do paciente. Essa peça é composta por uma campânula, que transmite melhor os sons de baixa frequência - como as batidas do coração - e o diafragma, que transmite melhor os sons de alta frequência, como os do pulmão e do abdômen. A folha de papel enrolada pelo médico francês René Laënnec pode ser interpretada como um tubo sonoro aberto. Considerando o comprimento desse tubo igual a 34 cm e que, ao auscultar um paciente, houve a formação, no interior desse tubo, de uma onda estacionária longitudinal de segundo harmônico e que se propagava com uma velocidade de 340 m / s, qual a frequência dessa onda, em hertz? a) 250 b) 500 c) 1000 d) O canal auditivo da figura representa o órgăo de audiçăo humano que mede, em média, cerca de 2,5 cm de comprimento e que pode ser comparado a um tubo sonoro fechado, no qual a coluna de ar oscila com ventre de deslocamento na extremidade aberta e nó de

6 deslocamento na extremidade fechada. Considerando-se que a velocidade de propagaçăo do som no ar é igual a 340 m s e que a coluna de ar oscila segundo um padrăo estacionário fundamental no canal auditivo, pode-se afirmar pela análise da figura associada aos conhecimentos da Física que: a) o comprimento da onda sonora que se propaga no canal auditivo é igual a 2,5 cm. b) a frequência das ondas sonoras que atingem a membrana timpânica é, aproximadamente, igual a ,0 Hz. c) a frequência fundamental de oscilação da coluna de ar no canal auditivo é igual a 340,0 Hz. d) a frequência de vibração da membrana timpânica produzida pela oscilação da coluna de ar é igual a 3.400,0 Hz. e) a frequência do som transmitido ao cérebro por impulsos elétricos é o dobro da frequência da vibração da membrana timpânica. 14. Um experimento foi feito com a finalidade de determinar a frequência de vibração de um diapasão. Um tubo cilíndrico aberto em suas duas extremidades foi parcialmente imerso em um recipiente com água e o diapasão vibrando foi colocado próximo ao topo desse tubo, conforme a figura 1. O comprimento L da coluna de ar dentro do tubo foi ajustado movendo-o verticalmente. Verificou-se que o menor valor de L, para o qual as ondas sonoras geradas pelo diapasão são reforçadas por ressonância dentro do tubo, foi de 10 cm, conforme a figura 2. Considerando a velocidade de propagação do som no ar igual a 340 m s, é correto afirmar que a frequência de vibração do diapasão, em Hz, é igual a: a) 425. b) 850. c) d) e) Uma jovem de 60 kg realiza seu primeiro salto de paraquedas a partir de um helicóptero que permanece estacionário. Desde o instante do salto até o momento em que ela aciona a

7 abertura do paraquedas, passam-se 12s e durante todo esse tempo em que a jovem cai em queda livre, ela emite um grito de desespero cuja frequência é de 230 Hz. Considerando a velocidade do som igual a 340 m / s e o módulo da aceleração da gravidade igual a 2 10 m / s, determine a frequência aparente aproximada desse grito, emitido no instante 12s, quando percebida pelo instrutor de salto situado no helicóptero. Despreze a resistência do ar até a abertura do paraquedas. a) 140 b) 160 c) 170 d) Uma ambulância A em movimento retilíneo e uniforme aproxima-se de um observador O, em repouso. A sirene emite um som de frequência constante f A. O desenho ilustra as frentes de onda do som emitido pela ambulância. O observador possui um detector que consegue registrar, no esboço de um gráfico, a frequência da onda sonora detectada em função do tempo f o (t), antes e depois da passagem da ambulância por ele. Qual esboço gráfico representa a frequência f o (t) detectada pelo observador? a) b)

8 c) d) e) 17. A Figura 1 apresenta o gráfico da intensidade, em decibels (db), da onda sonora emitida por um alto-falante, que está em repouso, e medida por um microfone em função da frequência da onda para diferentes distâncias: 3 mm, 25 mm, 51mm e 60 mm. A Figura 2 apresenta um diagrama com a indicação das diversas faixas do espectro de frequência sonora para o modelo de alto-falante utilizado neste experimento. Relacionando as informações presentes nas figuras 1 e 2, como a intensidade sonora percebida é afetada pelo aumento da distância do microfone ao alto-falante? a) Aumenta na faixa das frequências médias. b) Diminui na faixa das frequências agudas. c) Diminui na faixa das frequências graves. d) Aumenta na faixa das frequências médias altas. e) Aumenta na faixa das frequências médias baixas. 18. Um homem (observador) assiste sentado a uma corrida de fórmula 1, localizado em uma arquibancada lateral à pista de corrida. O observador tem um aparelho que registra a

9 frequência principal do motor dos carros tanto na aproximação quanto no afastamento. Sabendo-se que a razão entre as frequências na aproximação e no afastamento é 3, pode-se afirmar, nesse caso, que a velocidade do carro de corrida (considerada constante) é, em m s, igual a: (Dado: a velocidade do som no ar é 340 m s. ) a) 170. b) 215. c) 290. d) 315. e) Um garoto está sentando próximo à janela de um trem que está se movendo com velocidade constante, em relação a um determinado referencial inercial. O tio do garoto está de pé próximo aos trilhos, em repouso em relação ao mesmo referencial, e vê o trem se afastar. A figura abaixo ilustra a situação e indica o sentido do movimento do trem. Considere que o ar está parado em relação a esse mesmo referencial e que o apito do trem emite um som de frequência igual a 400 Hz. Com base nessa situação e nos seus conhecimentos sobre o movimento ondulatório, o tio do garoto recebe (escuta) o som do apito do trem com frequência: a) igual à frequência do som emitido pelo apito do trem, pois o ar está parado. b) maior do que a frequência do som emitido pelo apito do trem, pois o trem está se afastando dele. c) menor do que a frequência do som emitido pelo apito do trem, pois o trem está se afastando dele. d) igual à frequência do som emitido pelo apito do trem, pois a frequência da fonte sonora não foi alterada. 20. O morcego emite pulsos de curta duração de ondas ultrassônicas, os quais voltam na forma de ecos após atingirem objetos no ambiente, trazendo informações a respeito das suas dimensões, suas localizações e dos seus possíveis movimentos. Isso se dá em razão da sensibilidade do morcego em detectar o tempo gasto para os ecos voltarem, bem como das pequenas variações nas frequências e nas intensidades dos pulsos ultrassônicos. Essas características lhe permitem caçar pequenas presas mesmo quando estão em movimento em relação a si. Considere uma situação unidimensional em que uma mariposa se afasta, em movimento retilíneo e uniforme, de um morcego em repouso. A distância e velocidade da mariposa, na situação descrita, seriam detectadas pelo sistema de um morcego por quais alterações nas características dos pulsos ultrassônicos? a) Intensidade diminuída, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida diminuída. b) Intensidade aumentada, o tempo de retorno diminuído e a frequência percebida diminuída. c) Intensidade diminuída, o tempo de retorno diminuído e a frequência percebida aumentada. d) Intensidade diminuída, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida aumentada. e) Intensidade aumentada, o tempo de retorno aumentado e a frequência percebida aumentada. 21. Um professor de Física, querendo ensinar ondas estacionárias aos seus alunos, construiu um experimento com duas cordas, como mostra a figura. Pressionou a corda 1 a 80 cm do ponto fixo e, tocando na corda, criou o primeiro harmônico de uma onda estacionária. Sabendo que a frequência conseguida na corda 1 e 440 hz, e que a velocidade da onda na corda 2 é o dobro da velocidade da onda na corda 1, determine a posição que alguém deverá pressionar a corda 2 para conseguir o primeiro harmônico de uma onda estacionária com o dobro da frequência conseguida na corda 1.

10 A alternativa correta é: a) C. b) A. c) B. d) D. 22. Uma onda estacionária é estabelecida em uma corda homogênea de comprimento 2π m, presa pelas extremidades, A e B, conforme figura abaixo. Considere que a corda esteja submetida a uma tensão de 10 N e que sua densidade linear de massa seja igual a 0,1kg / m. Nessas condições, a opção que apresenta um sistema massa-mola ideal, de constante elástica k, em N/ m e massa m, em kg, que oscila em movimento harmônico simples na vertical com a mesma frequência da onda estacionária considerada é: a) b) c)

11 d) 23. Dois tubos sonoros de mesmo comprimento se diferem pela seguinte característica: o primeiro é aberto nas duas extremidades e o segundo é fechado em uma das extremidades. Considerando que a temperatura ambiente seja de 20 C e a velocidade do som igual a 344 m / s, assinale a alternativa que representa a razão entre a frequência fundamental do primeiro tubo e a do segundo tubo. a) 2,0 b) 1,0 c) 8,0 d) 0,50 e) 0, Leia com atenção o texto que segue: O som é um tipo de onda que necessita de um meio para se propagar. Quando estamos Analisando a produção e a captação de uma onda sonora, estamos diante de três participantes: a fonte sonora, o meio onde ela se propaga e o observador que está captando as ondas. Temos então três referenciais bem definidos. O tipo de onda captada dependerá de como a fonte e o observador se movem em relação ao meio de propagação da onda. Vamos considerar o meio parado em relação ao solo. Neste caso temos ainda três situações diferentes: a fonte se movimenta e o observador está parado; a fonte está parada e o observador está em movimento; a fonte e o observador estão em movimento. Nos três casos podemos ter uma aproximação ou um afastamento entre a fonte e o observador. O texto refere-se a um fenômeno ondulatório facilmente observado nas ondas sonoras. Esse fenômeno é denominado: a) Superposição. b) Ressonância. c) Polarização. d) Efeito Doppler. 25. Ao ouvir uma flauta e um piano emitindo a mesma nota musical, consegue-se diferenciar esses instrumentos um do outro. Essa diferenciação se deve principalmente ao(a): a) intensidade sonora do som de cada instrumento musical. b) potência sonora do som emitido pelos diferentes instrumentos musicais. c) diferente velocidade de propagação do som emitido por cada instrumento musical d) timbre do som, que faz com que os formatos das ondas de cada instrumento sejam diferentes. e) altura do som, que possui diferentes frequências para diferentes instrumentos musicais. 26. O ouvido humano é o responsável pelo nosso sentido auditivo. Ele distingue no som três qualidades que são: altura, intensidade e timbre. A altura é a qualidade que permite ao mesmo diferenciar sons graves de sons agudos, dependendo somente da frequência do som. Considerando os conhecimentos sobre ondas sonoras e o exposto acima, assinale a alternativa correta que completa as lacunas das frases a seguir. Podemos afirmar que o som será mais quanto for sua frequência. a) grave - maior b) agudo - menor c) agudo - maior d) intenso - maior

12 27. Nossos sentidos percebem de forma distinta características das ondas sonoras, como: frequência, timbre e amplitude. Observações em laboratório, com auxílio de um gerador de áudio, permitem verificar o comportamento dessas características em tela de vídeo e confrontálas com nossa percepção. Após atenta observação, é correto concluir que as características que determinam a altura do som e a sua intensidade são, respectivamente: a) frequência e timbre. b) frequência e amplitude. c) amplitude e frequência. d) amplitude e timbre. e) timbre e amplitude. 28. O barulho emitido pelo motor de um carro de corrida que se desloca a 244,8km / h é percebido por um torcedor na arquibancada com frequência de 1.200Hz. A frequência real emitida pela fonte sonora considerando que a mesma se aproxima do torcedor é de: (Considere a velocidade do som 340m / s. ) a) 960Hz. b) 1.040Hz. c) 1.280Hz. d) 1.320Hz. 29. Analise a figura abaixo. Uma fonte sonora isotrópica emite ondas numa dada potência. Dois detectores fazem a medida da intensidade do som em decibels. O detector A que está a uma distância de 2,0 m da fonte mede 10,0 db e o detector B mede 5,0 db, conforme indica a figura acima. A distância, em metros, entre os detectores A e B, aproximadamente, vale: a) 0,25 b) 0,50 c) 1,0 d) 1,5 e) 2,0 30. Fisicamente, um violão é um conjunto de cordas vibrantes que, quando afinadas e tensionadas pela força correta, emitem um som cuja frequência corresponde ao primeiro harmônico da corda, também conhecido como som fundamental. Considere uma dessas 2 cordas com densidade linear de 10 kg / m cuja parte vibrante é de 55 cm de comprimento, tensionada por uma força de 144 N. Observando os valores das frequências na tabela abaixo, qual nota, aproximadamente, essa corda emitirá?

13 Tabela de frequências do primeiro harmônico emitidas pelas cordas de um violão afinado: Corda Nota Frequência 1 Mi (E) 329,65 Hz a) Mi b) Si c) Sol d) Ré e) Lá 2 Si (B) 246,95 Hz 3 Sol (G) 196,00 Hz 4 Ré (D) 146,85 Hz 5 Lá (A) 110,00 Hz 6 Mi (E) 82,40 Hz

14 Gabarito: Resposta da questão 1: [A] Sejam f' 1 e f' 2 as frequências detectadas pelo observador e v a velocidade do som no ar. Aplicando a expressão do efeito Doppler às duas situações, vem: v f ' 2 f 1 v vb f ' 2 f1 v va f ' 1 1 v f ' 1 v vb f f ' f ' 2 1 f 2 v va Resposta da questão 2: [C] As amplitudes são diferentes, os comprimentos de onda são os mesmos, a frequência também é a mesma e, por consequência, a velocidade da onda também é a mesma. Como dito anteriormente, a única coisa que muda é a intensidade da onda (que é relacionada com a amplitude). Resposta da questão 3: [C] A intensidade sonora está relacionada com a amplitude do som, permitindo a distinção de sons fracos e sons fortes. Ondas sonoras de grande amplitude são ondas que transportam grande energia e já as ondas de pouca amplitude são ondas que transportam pouca energia. Resposta da questão 4: [D] Sabendo que a velocidade de propagação de uma onda na corda depende da intensidade da força de tração T na mesma e da sua densidade linear μ, de acordo com a equação: v T μ E que a onda refratada na corda de menor densidade linear possui o triplo da velocidade da corda de maior densidade linear, podemos relacionar as duas equações lembrando que as trações nas cordas são iguais. Para a corda 1: v 1 T μ 1 E para a corda 2: v 3v 2 1 T μ 2 Fazendo a razão da corda 2 pela 1: 3v1 v1 T μ2 μ1 3 μ1 9μ2 T μ2 μ1

15 Por fim, o pulso da corda de maior densidade não sofre inversão de fase ao encontrar com a corda menor, nem para a refração e tão pouco para a reflexão. Ver figura ilustrativa abaixo. Resposta da questão 5: [B] A força tensora na corda é dada por: 2 T v μ (1), onde: 2L 2 0,9 m v λ f f 200 Hz v 120 m / s 3 3 m 0,1kg 1 μ μ kg / m L 0,9m 9 Substituindo em (1), temos: 2 1 T 120 m / s kg / m T 1600 N 9 Logo, o produto da força tensora com o comprimento da corda, em N m, será de: T L 1600 N 0,9 m T L 1440 N m Resposta da questão 6: [C] [I] Verdadeiro. Reduzindo a distância teremos uma frequência maior e um comprimento de onda menor. [II] Verdadeiro. Massa e comprimento de onda não são grandezas diretamente relacionadas, entretanto, a massa e a frequência são diretamente proporcionais. [III] Verdadeiro. A frequência fundamental do 4 harmônico é: a frequência fundamento do 5 harmônico: mesma frequência fundamental, logo a opção é verdadeira. f f 4 1 f1 150 hz, analisando 4 f5 f1 f1 150 hz, como ambos possuem a 5

16 [IV] Falso. A velocidade transversal é diferente de velocidade da onda. Logo, teremos pontos na corda com velocidade transversal maior ou menor que outros. [V] Falso. A velocidade do deslocamento transversal de um ponto da corda será mínima nas posições de cristas e vales. Resposta da questão 7: [E] Para a onda estacionária em questão, tem-se: L λ λ 0,5 m λ m Sabendo que a velocidade da onda em função de sua frequência e de seu comprimento de onda é dada pela equação: v λ f E usando a velocidade dada, obtém-se a frequência pedida. 1 v λ f 40 m / s m f f 120 Hz 3 Resposta da questão 8: [B] Para o cálculo da velocidade do som, basta usar a definição do movimento uniforme: Δs 5 m v v v 352 m / s Δt 3 14,2 10 s Resposta da questão 9: [A] Violino e guitarra são instrumentos de cordas, e as ondas estacionárias em cordas, sempre começa com um nó e termina com um nó, em todos os harmônicos. E sua amplitude nos pontos de nó são nulas. Resposta da questão 10: [B] Justificando os itens falsos: [I] Ondas estacionárias são ondas de propagação. [II] A Densidade da corda irá influenciar no harmônico. Resposta da questão 11: [D] Quando o volume do som do diapasão torna-se mais alto pela primeira vez, a coluna de água corresponde ao primeiro harmônico obtido na coluna de água.

17 Logo, de acordo com o desenho, a altura de líquido h é a quarta parte do comprimento da onda sonora. λ h λ 4h 4 E a expressão da velocidade da onda com a frequência e o comprimento de onda é dada por: v v λ f v 4 hf h 4f 320 m / s h h 0,2m 20 cm Hz Resposta da questão 12: [C] A figura mostra um tubo aberto em seu segundo harmônico. Como se pode notar nessa figura, no segundo harmônico, o comprimento de onda é igual ao comprimento do tubo. λ 34 cm; 0,34m; v 340m/s. Da equação fundamental da ondulatória: v 340 v λ f f f Hz. λ 0,34 Resposta da questão 13: [D]

18 Como no primeiro harmônico há a formação de apenas uma semifusa, logo ele ocupa toda a λ extensão do tubo sonoro fechado, ou seja, L. Isolando o comprimento de onda do primeiro 4 harmônico, vem: λ L λ 4L λ 4 2,5 λ 10 cm λ 0,1m 4 v 340 V λ f f f f Hz λ 0,1 Resposta da questão 14: [B] O comprimento L corresponde a meio fuso ou a um quarto do comprimento de onda. λ L λ 4L cm λ 0,4 m. 4 Da equação fundamental da ondulatória: v 340 v λ f f f 850 Hz. λ 0,4 Resposta da questão 15: [C] Para calcular a frequência aparente f observada pelo instrutor no helicóptero, devemos primeiro obter a velocidade da fonte sonora v aos 12s utilizando o movimento de queda livre, sem atrito. 2 v v0 gt v 0 10 m / s 12 s v 120 m / s A frequência aparente da fonte sonora se afastando do observador é dada por: vsom f ff vsom v Substituindo os valores referentes à frequência da fonte, velocidade do som e velocidade da fonte: 340 m / s f 230 Hz f 170 Hz 340 m / s 120 m / s Resposta da questão 16: [D] De acordo com o efeito Doppler para ondas sonoras, quando há: - aproximação relativa entre a fonte e o observador, a frequência detectada é maior que a frequência emitida: f o (t) f A. - afastamento relativo entre a fonte e o observador, a frequência detectada é menor que a frequência emitida: f o (t) f A. Resposta da questão 17: [C] Analisando o gráfico da figura 1 nota-se que, até 300 Hz, o nível sonoro diminui com o aumento da frequência para as quatro distâncias. Na tabela da figura 2, constata-se que sons nessas frequências são classificados como graves. Resposta da questão 18:

19 [A] Seja f 0 a frequência emitida pelo motor e f 1 e f 2 as frequências detectadas pelo observador, que está em repouso, na aproximação e no afastamento, respectivamente. De acordo com o enunciado, f 1 3 f 2. Assim, sendo v 340 m s a velocidade do som no ar e v c a velocidade do carro, aplicando a expressão do efeito Doppler às duas situações, vem: v f1 f0 v vc f1 v vc 3 f2 340 vc 4vc 680 vc 170 m s. v f2 v vc f2 340 v f c 2 f 0 v vc Resposta da questão 19: [C] De acordo com o Efeito Doppler, quando há afastamento relativo entre o detector e a fonte o som detectado tem frequência aparente menor que a do som emitido pela fonte. Resposta da questão 20: [A] Como a mariposa está se afastando, a intensidade do som recebido como eco diminui e o tempo de retorno aumenta. Resposta da questão 21: [C] Analisando o enunciado, temos os seguintes dados: f1 440 Hz f2 880 Hz v2 2 v1 l1 80 cm 0,8 m Sabendo que a frequência de um harmônico é dada por: n v fn 2l Analisando a 1ª corda, temos: n v1 1v f l 2 0,8 1 v ,6 v1 704 m s Agora, analisando a 2ª corda, temos: n v2 n 2 v f l2 2 l2 2 l l2 880 l2 0,8 m Resposta da questão 22: [D] Para a onda estacionária usaremos duas equações relacionadas com a velocidade da onda:

20 v λf e v T μ Igualando as duas equações: λf T μ Sendo a frequência na corda relacionada com a tensão, o comprimento de onda e a densidade linear de massa. 1 T f λ μ Já para o sistema massa-mola, temos a expressão para a frequência: 1 k f' 2π m Como as duas frequências devem ser iguais: 1 T 1 k λ μ 2π m Substituindo os valores fornecidos procuramos por uma alternativa que verifica a mesma relação; k 2π 0,1 2π m k 10 m Sendo a alternativa [D] a única que verifica essa relação. Resposta da questão 23: [A] A velocidade de uma onda expressa em função da frequência e de seu comprimento de onda é: v λ f E sabendo que a velocidade de propagação de ambas são iguais: v v λ f λ f Para o tubo 1: Para o tubo 2: λ L 1 λ1 2L 2 λ L 2 λ2 4L 4

21 Com isso, a razão das frequências será: f1 λ1 f1 λ2 f2 2L f1 4L f2 2 f2 Resposta da questão 24: [D] Efeito Doppler é o fenômeno ondulatório que ocorre quando há variação na frequência captada pelo observador devido ao movimento relativo entre ele e a fonte. Resposta da questão 25: [D] A qualidade do som que permite diferenciar sons de mesma frequência e de mesma intensidade é o timbre. Resposta da questão 26: [C] A resposta é direta: Quanto maior a frequência de um som, mais agudo este será. O contrário também é verdade: quanto menor for a frequência, mais grave será o som. Resposta da questão 27: [B] A altura de um som é caracterizada pela frequência da onda sonora, diferenciando um som grave de um som agudo. A intensidade de um som é caracterizada pela amplitude da onda sonora, diferenciando um som fraco de um som forte. Resposta da questão 28: [A] Sabendo que o a fonte está aproximando-se do observador, temos que a relação entre frequência observada (f ) e frequência emitida pela fonte (f f ) é dada por: f o f v v v f f Então: f f 960 Hz f Notar que a velocidade do carro f o (v f ) em m/s é igual a 68. Resposta da questão 29: [D] Da definição de nível de intensidade sonora (N) :

22 I N I N 10 I N 10 log log 10. I 0 10 I 0 I0 N A I A 10 I A I A I 0 I 0 I 0 I B 1 I 2 A 10 I N B B IB 5 IB IB 1 I A I 0 I 0 I 0 P P d 4 B 10 da 1,78 2 3,56m. 2 4π d 2 B 10 4 π d A dab d B d A 3,56 2 d A B 1,5m. Resposta da questão 30: [E] A frequência (f) do harmônico fundamental de uma corda sonora de comprimento L e densidade linear μ, quando tracionada por forças de intensidade F é dada por: 1 F f 0, ,2 Hz f 110 Hz. 2 L μ 2 0, Pela tabela, essa corda emitirá a nota Lá.