ACÚSTICA PROF. MARENGÃO

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1 ACÚSTICA PROF. MARENGÃO 01. (UFG GO) Um ferreiro molda uma peça metálica sobre uma bigorna (A) com marteladas a uma frequência constante de 2 Hz. Um estudante (B) pode ouvir os sons produzidos pelas marteladas, bem como os ecos provenientes da parede (C), conforme ilustra a figura. Considerando-se o exposto, qual deve ser a menor distância d, entre a bigorna e a parede, para que o estudante não ouça os ecos das marteladas? Dado: Velocidade do som no ar: 340 m/s a) 42 m b) 85 m c) 128 m d) 170 m e) 340 m 02. (FGV) Um carro trafega a 20 m/s em uma estrada reta. O carro se aproxima de uma pessoa, parada no acostamento, querendo atravessar a estrada. O motorista do carro, para alertá-la, toca a buzina, cujo som, por ele ouvido, tem 640 Hz. A frequência do som da buzina percebida pela pessoa parada é, aproximadamente, Considere: a velocidade do som no ar é igual a 340 m/s e não há vento. a) 760 Hz b) 720 Hz c) 640 Hz d) 600 Hz e) 680 Hz 03. (UFU MG) Em algumas cenas de filmes antigos de faroeste, os índios norte-americanos detectavam a chegada da cavalaria dos caras pálidas encostando o ouvido no chão. A figura abaixo ilustra uma situação em que a cavalaria emite um sinal com frequência de 440 Hz para iniciar o ataque aos índios, os quais a esperam do outro lado do lago. Considere que o som se propaga sem atenuações com velocidade de 319 m/s no ar, m/s na água e m/s no solo. Com base nas informações dadas, marque, para as afirmativas abaixo, (V) Verdadeira, (F) Falsa ou (SO) Sem Opção. 1. Os índios ouvirão o sinal de ataque da cavalaria 18,5s antes de colocarem o ouvido no chão. 2. O sinal se propaga na água com comprimento de onda de 3m, que é maior do que o comprimento de onda do sinal que se propagaria no solo. 3. Os índios perceberão que, com a aproximação da cavalaria em direção à margem do lago, o som produzido pelatropa ficará mais grave com o passar do tempo. 4. A situação ideal para a propagação do som entre os índios e a cavalaria ocorre quando existe vácuo entre eles, pois no vácuo o som se propaga com velocidade igual à da luz, que é de km/s.

2 Física Marengão 04. (UNESP) 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 da coluna de ar dentro do tubo foi ajustado movendo-o verticalmente. Verificou-se que o menor valor de, 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) (FPS PE) Uma corda ideal inextensível tem densidade linear de massa 10 2 kg/m e é esticada em suas extremidades por uma força de tensão com módulo 4N. O comprimento da corda totalmente esticada é igual a 40 cm. Se uma onda for produzida em uma das extremidades da corda, a velocidade de propagação v da onda e a frequência f1 do primeiro modo de vibração da onda estacionária (o 1º harmônico ou o harmônico fundamental) serão: a) 40 m/s, 25 Hz b) 20 m/s, 40 Hz c) 10 m/s, 20 Hz d) 20 m/s, 25 Hz e) 40 m/s, 50 Hz 06. (ENEM) Em uma flauta, as notas musicais possuem frequências e comprimentos de onda ( ) muito bem definidos. As figuras mostram esquematicamente um tubo de comprimento, que representa de forma simplificada uma flauta, em que estão representados: em A o primeiro harmônico de uma nota musical (comprimento de onda A ), em B seu segundo harmônico (comprimento de onda B ) e em C o seu terceiro harmônico (comprimento de onda C ), onde A > B > C. Em função do comprimento do tubo, qual o comprimento de onda da oscilação que forma o próximo harmônico? 6 a) b) c) d) e)

3 Exercícios Complementares 07. (Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública) Para minimizar tensões dos pacientes que aguardam na sala de espera de uma clínica, uma música relaxante é transmitida por um alto falante. Sabendo que a menor intensidade sonora que uma pessoa de audição normal pode perceber é W/cm 2, desprezando dissipações na propagação do som e considerando o meio homogêneo e isótropo, determine a potência do som dessa música relaxante para que ela não seja percebida a distâncias maiores que 50,0m da fonte. 08. (UFJF MG) Pedro é músico e estudante de Física. Certo dia, Pedro estava no alto de um palco afinando seu violão. Ele usava um diapasão em á fundamental do piano que vibra com uma frequência de 440,00Hz. Por um descuido, Pedro inadvertidamente deixou o diapasão cair. Ele, que tem um ouvido muito bom, percebeu que enquanto o diapasão caía, o som percebido se alterava para frequências diferentes daqueles 440,00Hz que ele estava ouvindo antes. Muito curioso, Pedro resolveu determinar a frequência do diapasão percebido por ele, no instante imediatamente antes de o diapasão tocar o chão. Para isso, ele mediu a altura de queda em 1,80m e considerando a velocidade do som no ar como 330,00 m/s, ele chegou a um valor de: a) 438,15 Hz b) 432,14 Hz c) 332,12 Hz d) 330,00 Hz e) 324,10 Hz 09. (FCM PB) Às vezes você está parado, uma fonte sonora se move em sua direção, verifica-se que há uma alteração na frequência da onda quando existe uma movimentação da fonte, este efeito é conhecido como Doppler e é largamente usado na medicina em diagnósticos por imagens. Na situação acima, considere que a ambulância emite um som na frequência de 1147 Hz, a velocidade do som no ar 340 m/s, a velocidade da ambulância 108 km/h e que os observadores A e B estão em repouso, em relação ao solo. Assim, a frequência percebida pelo observador na posição A e na posição B, valem respectivamente: a) 1147 Hz e 1147 Hz b) 1054 Hz e 1258 Hz c) 1147 Hz e 1125 Hz d) 1125 Hz e 1147 Hz e) 1125 Hz e 1258 Hz 10. (UFPR) Num estudo sobre ondas estacionárias, foi feita uma montagem na qual uma fina corda teve uma das suas extremidades presa numa parede e a outra num alto-falante. Verificou-se que o comprimento da corda, desde a parede até o alto-falante, era de 1,20 m. O alto-falante foi conectado a um gerador de sinais, de maneira que havia a formação de uma onda estacionária quando o gerador emitia uma onda com frequência de 6 Hz, conforme é mostrado na figura a seguir. Com base nessa figura, determine, apresentando os respectivos cálculos: a) O comprimento de onda da onda estacionária. b) A velocidade de propagação da onda na corda. 3

4 Física Marengão 11. (UFU MG) Uma montagem experimental foi construída a fim de se determinar a frequência do som emitido por um alto-falante. Para isso, tomou-se um recipiente cilíndrico, dentro do qual foi espalhado talco, e colocou-se, em uma de suas extremidades, o alto-falante, o qual emitia um som de frequência constante. No interior do recipiente formaram-se regiões onde o talco se acumulou, segundo o padrão representado pelo esquema a seguir. A partir da situação experimental descrita, responda: a) Do ponto de vista físico, explique por que há a formação de regiões onde o talco se acumula. b) Considerando que a velocidade do som no ar é de 340 m/s, qual é o valor da frequência do som emitido pelo alto-falante? 12. (FPS PE) Uma corda ideal com massa 0,01 kg, quando esticada tem um comprimento de 1,6 m. A corda é presa em uma extremidade por um sistema vibrante (ver figura abaixo) e na outra extremidade por uma polia, a qual suspende um peso de massa m = 0,16 kg. O oscilador é posto a vibrar, produzindo o segundo harmônico de uma onda estacionária na corda. A aceleração da gravidade vale 10 m/s 2. A velocidade v de propagação das ondas na corda será: a) 4 m/s b) 8 m/s c) 16 m/s d) 24 m/s e) 32 m/s 13. (UFT TO) Em um cilindro fechado, um gás ideal na temperatura de 17 ºC apresenta pressão igual à atmosférica. Uma das extremidades de um manômetro, com um fluido manométrico de densidade igual a 5,0 g/cm 3, foi ligada ao cilindro enquanto a outra permaneceu aberta com a borda a 40 cm do nível do líquido, conforme figura abaixo. Um diapasão foi colocado para vibrar na extremidade aberta do manômetro, enquanto o gás era aquecido lentamente, mantendo o volume constante. Quando a temperatura do gás atingiu 31,5 ºC, o som do tubo atingiu o primeiro harmônico. Considerando a velocidade do som igual a 340 m/s, g = 10 m/s 2 e a pressão atmosférica igual a 1, Pa, o valor aproximado da frequência do diapasão será de: a) 440 Hz. b) 384 Hz. c) 340 Hz. d) 284 Hz. e) 214 Hz. 4

5 Exercícios Complementares 14. (UFPR) Um órgão é um instrumento musical composto por diversos tubos sonoros, abertos ou fechados nas extremidades, com diferentes comprimentos. Num certo órgão, um tubo A é aberto em ambas as extremidades e possui uma frequência fundamental de 200 Hz. Nesse mesmo órgão, um tubo B tem uma das extremidades aberta e a outra fechada, e a sua frequência fundamental é igual à frequência do segundo harmônico do tubo A. Considere a velocidade do som no ar igual a 340 m/s. Os comprimentos dos tubos A e B são, respectivamente: a) 42,5 cm e 31,9 cm. b) 42,5 cm e 63,8 cm. c) 85,0 cm e 21,3 cm. d) 85,0 cm e 42,5 cm. e) 85,0 cm e 127,0 cm. 15. (UEFS BA) Uma onda é um pulso energético que se propaga através do espaço ou através de um meio líquido, sólido ou gasoso, com velocidade que está relacionada com as propriedades do meio em que se propaga. Um tipo de onda muito importante é a onda sonora que pode sofrer vários fenômenos, tais como o Efeito Doppler. Considerando uma pessoa sentada em uma praça quando se aproxima um carro de som com velocidade de 28,8km/h, emitindo um som de frequência de 522,0Hz e sendo a velocidade do som no ar igual a 340,0m/s, então o comprimento de onda percebido pela pessoa, em mm, é, aproximadamente, igual a (UniRV GO) O som é entendido através do seu comportamento ondulatório. Dessa forma, propriedades como frequência, intensidade, amplitude, etc., são fundamentais para o entendimento de tal ente físico. A exposição a sons com intensidade elevada pode provocar prejuízo à saúde, por este motivo órgãos fiscalizadores estabeleceram níveis sonoros que devem que variam de acordo com o tipo de área urbana e o período. A seguir, uma tabela estabelecida de acordo com as normas da ABNT (nº ). Imagine que a fiscalização de um município foi convocada a comparecer em uma área residencial urbana, no período noturno, pois os vizinhos de um salão de festa se queixavam do barulho provocado pela música. Chegando ao local os ficais perceberam que a intensidade sonora correspondia a 10 6 W/m 2. Considerando que a intensidade de referência equivale a W/m 2, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) para as alternativas. a) O salão de festa não será notificado, pois o nível sonoro aferido no local corresponde ao nível permitido a uma zona de hospitais. b) O salão de festa não será notificado, pois o nível sonoro aferido no local corresponde ao nível permitido à zona residencial urbana. c) O salão de festa será notificado, pois o nível sonoro aferido no local corresponde ao nível permitido ao centro da cidade. d) O salão de festa será notificado, pois o nível sonoro aferido no local corresponde ao nível permitido, diurnamente, a uma área industrial. 5

6 Física Marengão 17. (FUVEST SP) O Sr. Rubinato, um músico aposentado, gosta de ouvir seus velhos discos sentado em uma poltrona. Está ouvindo um conhecido solo de violino quando sua esposa Matilde afasta a caixa acústica da direita (Cd) de uma distância, como visto na figura abaixo. Em seguida, Sr. Rubinato reclama: Não consigo mais ouvir o á do violino, que antes soava bastante forte! Dentre as alternativas abaixo para a distância, a única compatível com a reclamação do Sr. Rubinato é a) 38 cm b) 44 cm c) 60 cm d) 75 cm e) 150 cm Note e adote: O mesmo sinal elétrico do amplificador é ligado aos dois alto falantes, cujos cones se movimentam em fase. A frequência da nota á é 440 Hz. A velocidade do som no ar é 330 m/s. A distância entre as orelhas do Sr. Rubinato deve ser ignorada. 18. (FUVEST SP/2016) O nível de intensidade sonora, em decibéis (db), é definido pela expressão: = 10 log10 (I / I0), na qual I é a intensidade do som em W/m 2 e I0 = W/m 2 é um valor de referência. Os valores de nível de intensidade sonora = 0 e = 120 db correspondem, respectivamente, aos limiares de audição e de dor para o ser humano. Como exposições prolongadas a níveis de intensidade sonora elevados podem acarretar danos auditivos, há uma norma regulamentadora (NR-15) do Ministério do Trabalho e Emprego do Brasil, que estabelece o tempo máximo de 8 horas para exposição ininterrupta a sons de 85 db e especifica que, a cada acréscimo de 5 db no nível da intensidade sonora, deve-se dividir por dois o tempo máximo de exposição. A partir dessas informações, determine: a) a intensidade sonora ID correspondente ao limiar de dor para o ser humano; b) o valor máximo do nível de intensidade sonora, em db, a que um trabalhador pode permanecer exposto por 4 horas seguidas; c) os valores da intensidade I e da potência P do som no tímpano de um trabalhador quando o nível de intensidade sonora é 100 db. Note e adote: = 3 Diâmetro do tímpano = 1 cm 6

7 Exercícios Complementares 19. (UNESP/2015) Em ambientes sem claridade, os morcegos utilizam a ecolocalização para caçar insetos ou localizar obstáculos. Eles emitem ondas de ultrassom que, ao atingirem um objeto, são refletidas de volta e permitem estimar as dimensões desse objeto e a que distância se encontra. Um morcego pode detectar corpos muito pequenos, cujo tamanho seja próximo ao do comprimento de onda do ultrassom emitido. Suponha que um morcego, parado na entrada de uma caverna, emita ondas de ultrassom na frequência de 60 khz, que se propagam para o interior desse ambiente com velocidade de 340 m/s. Estime o comprimento, em mm, do menor inseto que esse morcego pode detectar e, em seguida, calcule o comprimento dessa caverna, em metros, sabendo que as ondas refletidas na parede do fundo do salão da caverna são detectadas pelo morcego 0,2 s depois de sua emissão. 20. (UNICAMP SP/2015) O primeiro trecho do monotrilho de São Paulo, entre as estações Vila Prudente e Oratório, foi inaugurado em agosto de Uma das vantagens do trem utilizado em São Paulo é que cada carro é feito de ligas de alumínio, mais leve que o aço, o que, ao lado de um motor mais eficiente, permite ao trem atingir uma velocidade de oitenta quilômetros por hora. a) A densidade do aço é daço = 7,9 g/cm 3 e a do alumínio é dal = 2,7 g/cm 3 aço. Obtenha a razão entre Al os trabalhos realizados pelas forças resultantes que aceleram dois trens de dimensões idênticas, um feito de aço e outro feito de alumínio, com a mesma aceleração constante de módulo a, por uma mesma distância l. b) Outra vantagem do monotrilho de São Paulo em relação a outros tipos de transporte urbano é o menor nível de ruído que ele produz. Considere que o trem emite ondas esféricas como uma fonte pontual. Se a potência sonora emitida pelo trem é igual a P = 1,2 mw, qual é o nível sonoro S em db, a uma GABARITO distância R = 10 m do trem? O nível sonoro S em db é dado pela expressão S 10 db log I I 0, em que I é a intensidade da onda sonora e I0 = W/m 2 é a intensidade de referência padrão correspondente ao limiar da audição do ouvido humano. 01. B 02. B 03. FFFF 04. B 05. D 06 C P 10 W 08. B 09. B 10. a) = / n = 1,20 / 3 = 0,40 m b) v =. f = 0,4. 6 = 2,4 m/s 11. a) O resultado, segundo a figura, é devido à formação de ondas estacionárias, onde a matéria (talco) acumula-se na região dos nós, uma vez que não há deslocamento de matéria nesses pontos. 340 b) f 1700 Hz 0,2 12. C 13. D 14. C FFVF 17. A 18. a) ID = 1 W/m 2 b) De acordo com o enunciado, como o tempo de exposição caiu pela metade, de 8h para 4h, o nível de intensidade sonora deverá sofrer um acréscimo de 5 db, apresentando o valor máximo de 90 db. c) I = 10 2 W/m 2 P = 7, W 19. Comprimento Menor inseto: 5,7 mm; Comprimento da caverna: 34 m 20. a) 2,926 b) 60 db 7