ACÚSTICA - [Resolvidas] [11]

ACÚSTICA - [Resolvidas] [11]

ACÚSTICA

Professor David

 

QUESTÕES RESOLVIDAS

Observação: alguns desses exercícios abordam fenômenos que envolvem as ondas sonoras e as ondas luminosas. Portanto, para resolvê-los, você precisa conhecer as características e fenômenos relacionados ao som e a luz.

Exemplo - 1:

(FUVEST) O som de um apito é analisado com o uso de um medidor que, em sua tela, visualiza o padrão apresentado na figura a seguir. O gráfico representa a variação da pressão que a onda sonora exerce sobre o medidor, em função do tempo, em μs (1μs = 1 x 10– 6 s). Analisando a tabela de intervalos de frequências audíveis, por diferentes seres vivos, conclui-se que esse apito pode ser ouvido apenas por:

A) seres humanos e cachorros

B) seres humanos e sapos

C) sapos, gatos e morcegos

D) gatos e morcegos

E) morcego

 

Resolução:

Repare que o valor de 10μs indicado no gráfico corresponde à metade de uma onda completa. Portanto, o período dessa oscilação (T) (tempo necessário para a formação de uma onda) corresponde a 20μs. Sabendo que a frequência é o inverso do período, temos:

f  1  
    T

f      1      
         20 x 10 – 6

f      1     
        2 x 10 –5

f  =   0,5   
      10 – 5

f  = 0,5 x 10 5

5 x 104     →    50.000 Hz

Esse valor de frequência, de acordo com a tabela, só pode ser percebido por gatos e morcegos.

Alternativa: D

 

Exemplo - 2:

(FUVEST) O resultado do exame de audiometria de uma pessoa mostrado nas figuras abaixo. Os gráficos representam o nível de intensidade sonora mínima I, em decibéis (dB) , audível por suas orelhas direita e esquerda, em função da frequência f do som, em kHz. A comparação desse resultado com o de exames anteriores mostrou que, com o passar dos anos, ela teve perda auditiva. Com base nessas informações, foram feitas as seguintes afirmações sobre a audição dessa pessoa:

I. Ela ouve sons de frequência de 6 kHz e intensidade de 20 dB com a orelha direita, mas não com a esquerda.

II. Um sussurro de 15dB e frequência de 0,25 kHz é ouvido por ambas as orelhas.

III. A diminuição de sua sensibilidade auditiva, com o passar do tempo, pode ser atribuída a degenerações dos ossos martelo, bigorna e estribo, da orelha externa, onde ocorre a conversão do som em impulsos elétricos.

É correto apenas o que se afirma em

Alternativa: b

 

Exemplo - 3:

(UFT – PR) Sobre as ondas sonoras, considere as seguintes afirmações:

I) As ondas sonoras são ondas transversais;

II) O eco é um fenômeno relacionado com a reflexão da onda sonora;

III) A altura de um som depende da frequência da onda sonora.

 

Está(ão) correta(s) somente:

A) I

B) II

C) III

D) I e II

E) II e III

 

Resolução:

A afirmação I está errada. As ondas sonoras são longitudinais.

Alternativa: E

 

Exemplo - 4:

De acordo com uma tabela de níveis de intensidade sonora, o nível de intensidade medido para pessoas em conversação normal e a 1 m de distância é de 60 dB.

Sabendo que a intensidade mínima percebida pelo ouvido humano é de 10 -12 W/m2, determine a intensidade sonora da voz de uma pessoa em conversação normal em W/m2.

A) 10– 2

B)10 – 5

C)10 – 7

D)10 – 1

E)10 – 6

 

Resolução:

Da equação do nível de intensidade sonora e utilizando propriedades logarítmicas, temos:

β = 10 . log ( I )
                   I0

60 = 10 . log (I)log (I0)

6 = log (I) – log (10-12)

6 = log (I) + 12 . log (10)

6 = log (I) + 12

log (I) = - 6

= 10-6 W/m2

Alternativa:  E

 

Exemplo - 5:

Um técnico mede a intensidade do som gerado por um alto-falante em uma distância de 10 m, e o valor obtido foi de 0,040 W/m2. Determine a potência da fonte sonora, admitindo que ela seja constante e que o som propague-se uniformemente em todas as direções.

Utilize  pi π = 3

 

A) 38 W

B) 48W

C) 58W

D) 68W

E) 78W

 

Resolução:

Como o som propaga-se de forma uniforme em todas as direções, a melhor área de propagação a ser considerada é a de uma esfera. Portanto, sendo a área da esfera 4 πR2, temos que a intensidade sonora é:

I =  
     A

I.A = P

I.4 = πR2 = P

P = 0,040 . 4. 3. 102

P = 48 W

Alternativa: B

 

Exemplo - 6:

 

(ENEM) Em viagens de avião, é solicitado aos passageiros o desligamento de todos os aparelhos cujo funcionamento envolva a emissão ou a recepção de ondas eletromagnéticas. O procedimento é utilizado para eliminar fontes de radiação que possam interferir nas comunicações via rádio dos pilotos com a torre de controle. 

A propriedade das ondas emitidas que justifica o procedimento adotado é o fato de 

A) terem fases opostas. 
B) serem ambas audíveis. 
C) terem intensidades inversas. 
D) serem de mesma amplitude. 
E) terem frequências próximas.

 

Comentário: O fenômeno que pode interferir nas comunicações do piloto com a torre é a interferência, que ocorre de maneira mais intensa quando as ondas possuem frequências próximas.

Alternativa: E

 

Exemplo – 7:

A respeito das ondas sonoras, marque a alternativa incorreta.

A) As ondas sonoras são longitudinais e possuem o cálculo de sua velocidade dependente da densidade do meio em que se propagam.

B) O efeito Doppler é a mudança da frequência do som produzido por uma fonte em razão do movimento relativo entre fonte sonora e observador.

C) O cálculo do nível sonoro é fruto de uma equação de base logarítmica e depende da intensidade mínima sentida pelo ouvido humano.

D) O eco é um fenômeno ondulatório relacionado com a refração das ondas sonoras. A velocidade do som no ar é igual a 340 m/s.

E) As ondas sonoras podem sofrer reflexão, refração, difração e interferência.

 

Comentário: O eco é um fenômeno ondulatório relacionado com a reflexão das ondas sonoras, e não com a refração como indica a alternativa.

Alternativa: D

 

Exemplo – 8:

 

 

(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.

 

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

 

Comentário: o efeito Doppler somente ocorre quando a fonte de ondas sonoras está em movimento, o que só acontece nos eventos II e III. Além disso, quando a fonte de ondas sonoras aproxima-se, a frequência aparenta ser maior, e quando se afasta, a frequência aparenta ser menor.  

Alternativa: E

 

Exemplo – 9:

(EFEI-MG) Uma pessoa parada na beira de uma estrada vê um automóvel aproximar-se com velocidade 0,1 da velocidade do som no ar. O automóvel está buzinando, e a sua buzina, por especificação do fabricante, emite um som puro de 990 Hz.

O som ouvido pelo observador terá uma frequência de:

A) 900 Hz

B) 1 100 Hz

C) 1 000 Hz

D) 99 Hz

E) Não é possível calcular por não ter sido dada a velocidade do som no ar.

 

Resolução:

vf = 0,1 var
f = 990 Hz

Utilizamos a equação:

f0 = f (var + v0)
        (var - vf)

f0 = 990 (var + 0)__
            (var - 0,1var )

f0 = 990 . var
        0,9 var

Simplificando var, temos: f0 = 1.100 Hz

Alternativa: B

 

Exemplo - 10:

 

Uma pessoa está sentada em uma praça quando se aproxima um carro de polícia com velocidade de 80 km/h. A sirene do carro está ligada e emite um som de frequência de 800 Hz. Sabendo que a velocidade do som no ar é 340 m/s, calcule:

 

A frequência aparente percebida pelo observador.

Resolução:

vf = 80 km/h = 22,2 m/s
f = 800 Hz
var = 340 m/s
v0 = 0

 

Utilizamos a equação:

f0 = f (var + v0)
        (var – vf)

Substituindo os dados, temos:

f0 = 800(340 + 0)
          (340- 22,2)


Resposta:  f0 = 855 Hz

 

O comprimento de onda percebido pelo observador.

 

Resolução:

Λ =  var
        f0

λ = 340
      855

Resposta:  λ = 0,4 m

 

Exemplo - 11:

Um trem parte de uma estação com o seu apito ligado, que emite um som com frequência de 940 Hz. Enquanto ele afasta-se, uma pessoa parada percebe esse som com uma frequência de 900 Hz. Sendo a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, calcule a velocidade do trem ao passar pela estação.

 

Resolução:

Dados:

f = 940 Hz

var  = 340 m/s

v0  = 0

f0 = 900 Hz

f0 = f (var + v0)
       (var – vf)

 900 = 940 (340 + 0)
                (340 + vf)

900 . (340 + vf) = 319.600

306.000 + 900 vf  = 319.600

900 vf  = 319.600 – 306.000

900 vf  = 13.600

v13.600
         900

Resposta:  v= 15,1 m/s

 

Exemplo - 12