Lista Complementar de Ondas (Acústica)

COLÉGIO PEDRO II
CAMPUS CENTRO
2ª CERTIFICAÇÃO - SÉRIE: 3ª TURMAS: 1301, 1303, 1305 E 1307
EXERCÍCIOS DE FÍSICA – Lista Complementar de Ondas (Acústica) com
gabarito comentado
PROFESSOR: OSMAR e TERRA
ALUNO(A):
1)(UFAL-AL-011) Considere que um alto-falante
no alto de um poste emite ondas sonoras como
uma fonte sonora pontual, com potência média
constante. Um estudante, munido de um
dispositivo para medição de intensidade sonora,
registra 1 mW/m2 = 10-3 W/m2 a uma distância de
6 m do alto-falante. Desconsidere a influência de
eventuais reflexões das ondas sonoras. Se o
estudante se afastar até uma distância de 10 m do
alto-falante, que intensidade sonora ele medirá?
a) 1 mW/m2 b) 0,6 mW/m2 c) 0,36 mW/m2 d)
0,06 mW/m2 e) 0,01 mW/m2
Gabarito
Gabarito
120 = 10 log(I/1.10-12)
12 = log(I/1.10-12)
1012 = I/1.10-12
I = 1012. 1.10-12 = 1 W/m2
I=P/S
1 = P / (4.π.R2)
P = 4.π.402
P = 4.3,14.1600 = 20096 ( a )
3)(UECE 96) O "nível de intensidade sonora" N é
medido numa escala logarítmica, e está
relacionada com a intensidade física I da onda
pela expressão:
I = 1.10-3 W/m2
R=6m
Temos
I=P/S
Onde S = 4.π.R2
1.10-3 = P / (4.π.62)
P = 1.10-3 . 144 π = 144 π. 10-3 W
Para a distância de 10 m temos
Um cachorro ao ladrar emite um som cujo nível
de intensidade é 65dB. Se forem dois cachorros
latindo ao mesmo tempo, em uníssono, o nível de
intensidade será: (use log2=0,30)
a) 65 dB b) 68 dB c) 85 dB d) 130 dB
I = 144 π. 10 / (4.π.10 )
I = 36.10-5 W/m2 = 0,36 mW/m2 ( c )
Gabarito
N = 10 log(I/1.10-12)
65 = 10 log(I/1.10-12)
65 = 10 ( log I – log 1.10-12)
2)(UFC 2002) O nível sonoro, medido em
unidades de decibéis (dB), de uma onda sonora de
intensidade I é definido como
Para os dois cachorros latindo temos
-3
2
onde
foi escolhida como uma
intensidade de referência, correspondente a um
nível sonoro igual a zero decibéis. Uma banda de
rock pode conseguir, com seu equipamento de
som, um nível sonoro
, a uma distância
de 40 m das caixas acústicas. A potência do som
produzido na condição acima, por essa banda
(aqui considerada uma fonte puntiforme e
isotrópica) é, em watts, aproximadamente:
a) 20.000 b) 10.000 c) 7.500 d) 5.000 e)
2.500
N = 10 log(2.I /1.10-12)
N = 10 (log 2I – log 1.10-12)
N = 10 (log 2 + log I – log 1.10-12)
N = 10 log (2) + 10 (log I - log 1.10-12)
N = 10 . 0,3 + 65
N = 3 + 65 = 68 dB (b)
4) Um tubo fechado tem comprimento igual a 50
cm. Ele emite um som de frequência fundamental
igual a duas vezes a frequência fundamental do
som emitido por um tubo aberto. Ambos são
preenchido com ar. Qual é o comprimento do tubo
aberto?
Gabarito
Temos
LF = 50 cm = 0,5 m
fF = 2. fA
Para um tubo aberto temos
fA= n . v / 2LA
Para um tubo fechado temos
fF= n . v / 4LF
Logo, para os modos fundamentais, ou seja, n=1,
temos
v / 4LF = 2 .( n . v / 2LA)
Simplificando a equação e substituindo os valores
6) (UFCE) Considere um tubo sonoro fechado, de
34cm de comprimento, cheio de ar, onde as ondas
sonoras se propagam com velocidade de módulo
igual a 340m/s. Calcule a frequência da onda nas
situações de 1º, 3º, 5º e 7º harmônicos.
Gabarito
1/(4.0,5) = 1/LA
LA = 2 m = 200 cm
Para um tubo fechado temos
f= n . v / 4L
5) (UFMA) Considere um tubo de comprimento
35 cm, com uma das extremidades fechada e a
outra aberta. Uma fonte sonora introduz nesse
tubo uma onda acústica com velocidade de 340
m/s e frequência 1,7 KHz. Quantos nós e quantos
ventres a onda estacionária, gerada no interior do
tubo, apresenta?
f1= 340 / (4.0,34) = 340 / 1,36 = 250 Hz
f5= 5.340 / (4.0,34) = 5 . 340 / 1,36 = 5 . 250 =
1250 Hz
a) 4 nós e 3 ventres b) 4 nós e 5 ventres c) 3 nós e
4 ventres d) 5 nós e 4 ventres e) 4 nós e 4 ventres
f7= 5.340 / (4.0,34) = 7 . 340 / 1,36 = 7 . 250 =
1750 Hz
Gabarito
Para um tubo fechado temos
fF= n . v / 4LF
3
1,7.10 = n . 340 / (4.0,35)
n = 1,7.103.1,4 / 340
n = 1700 . 1,4 / 340
n = 5 . 1,4 = 7
Para n = 7 temos 4 nós e 4 ventres. (e)
f3= 3.340 / (4.0,34) = 3. 340 / 1,36 = 3 . 250 =
750 Hz
7) Um tubo sonoro aberto emite o seu quinto
harmônico com frequência de 1,7kHz. A
velocidade do som, no ar que preenche o tubo,
tem módulo igual a 340m/s. Calcule o
comprimento do tubo.
Gabarito
Para um tubo aberto temos
f= n . v / 2L
1,7.103 = 5 . 340 / (2 . L)
1700 = 1700 / (2 . L)
(2 . L) . 1700 = 1700
2.L=1
L = ½ = 0,5 m
COLÉGIO PEDRO II
CAMPUS CENTRO
2ª CERTIFICAÇÃO - SÉRIE: 3ª TURMAS: 1301 e 1303
EXERCÍCIOS DE FÍSICA – Acústica
PROFESSOR: OSMAR
ALUNO(A):
1) Um som tem intensidade 3.10−8 W/m². Qual é o nível do som em dB?
2) Dois sons tem intensidade de 10 µW/m² e 500 µW/m². Qual a diferença em dB?
3) Durante um show, a intensidade sonora nas proximidades do palco era de aproximadamente 1W/m 2.
Sabendo que a intensidade mínima para a audição humana é de 10 – 12 W/m2, determine o nível de
intensidade sonora na região do palco:
a) 80 dB b) 130 dB c) 110 dB d) 120 dB e) 90 dB
4)(FUVEST 2003) Uma onda sonora considerada plana, proveniente de uma sirene em repouso, propaga-se
no ar parado, na direção horizontal, com velocidade V igual a 330m/s e comprimento de onda igual a
16,5cm. Na região em que a onda está se propagando, um atleta corre, em uma pista horizontal, com
velocidade U igual a 6,60m/s, formando um ângulo de 60o com a direção de propagação da onda. O som
que o atleta ouve tem frequência aproximada de
a) 1960 Hz b) 1980 Hz c) 2000 Hz d) 2020 Hz e) 2040 Hz
5) (UNICAMP 2011) O radar é um dos dispositivos mais usados para coibir o excesso de velocidade nas
vias de trânsito. O seu princípio de funcionamento é baseado no efeito Doppler das ondas eletromagnéticas
refletidas pelo carro em movimento. Considere que a velocidade medida por um radar foi Vm = 72 km/h para
um carro que se aproximava do aparelho.
Para se obter Vm o radar mede a diferença de frequências Δf , dada por Δf = f - f0 = ± (Vm/c)f0, sendo f a
frequência da onda refletida pelo carro, f0 = 2,4 ×1010 Hz a frequência da onda emitida pelo radar e c =
3,0×108 m/s a velocidade da onda eletromagnética. O sinal (+ ou -) deve ser escolhido dependendo do
sentido do movimento do carro com relação ao radar, sendo que, quando o carro se aproxima, a frequência
da onda refletida é maior que a emitida. Pode-se afirmar que a diferença de frequência Δf medida pelo radar
foi
igual
a
a) 1600 Hz. b) 80 Hz. c) –80 Hz. d) –1600 Hz.
6)( Uel 2014) As ambulâncias, comuns nas grandes cidades, quando transitam com suas sirenes ligadas,
causam ao sentido auditivo de pedestres parados a percepção de um fenômeno sonoro denominado efeito
Doppler. Sobre a aproximação da sirene em relação a um pedestre parado, assinale a alternativa que
apresenta, corretamente, o efeito sonoro percebido por ele causado pelo efeito Doppler.
a) Aumento no comprimento da onda sonora. b) Aumento na amplitude da onda sonora.
c) Aumento na frequência da onda sonora.
d) Aumento na intensidade da onda sonora.
e) Aumento na velocidade da onda sonora.
7)(UFRGS 2014) A frequência do som emitido pela sirene de certa ambulância é de 600 Hz. Um observador
em repouso percebe essa frequência como sendo de 640 Hz Considere que a velocidade da onda emitida é
de 1200 km/h e que não há obstáculos entre o observador e a ambulância.
Com base nos dados acima, assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado
abaixo, na ordem em que aparecem.
A ambulância __________ do observador com velocidade de __________.
a) afasta-se – 75 km / h b) afasta-se – 80 km / h c) afasta-se – 121 km / h
d) aproxima-se – 80 km / h e) aproxima-se – 121 km / h
8) (Ufpb 2010) Em um trecho reto de determinada estrada, um fusca move-se do ponto A para o ponto B
com velocidade de 20 m/s. Dois outros carros estão passando pelos pontos A e B, com velocidade de 20 m/s,
porém com sentido contrário ao do fusca, conforme ilustrado na figura a seguir. Nesse momento, o motorista
do fusca começa buzinar e o som emitido pela buzina tem frequência f.
Denominando as frequências ouvidas pelos motoristas dos carros que passam pelos pontos A e B de fA e fB ,
respectivamente, é correto afirmar que
a) fA = fB > f b) fA = fB < f c) fA > f > fB d) fA < f < fB e) fA = fB = f
9) Um morcego voa dentro de uma caverna, orientando-se mediante a utilização de bips ultra-sônicos
(emissões curtas de duração um milisegundo ou menos, repetidas diversas vezes por segundo). Suponha que
a emissão da freqüência do som do morcego seja 39000Hz. Durante uma arremetida veloz diretamente
contra a superfície plana de uma parede, o morcego desloca-se a 1/40 da velocidade do som no ar. Calcule a
frequência em que o morcego ouve a onda refletida pela parede.
10) Efeito Doppler se refere à diferença de frequência observada devido ao movimento relativo entre um
observador e uma fonte móvel. Os infratores de limite de velocidade são monitorados com o uso de radares
do tipo pistola que emitem microondas nos veículos em movimento. Aplicando o princípio do Efeito
Doppler, a diferença Δf entre a frequência da microonda emitida pelo radar e daquela refletida pelo veículo
(e consequentemente recebida pelo radar) é obtida. A velocidade v do veículo é, então, determinada. Se a
diferença Δf é 2667 Hz e a frequência da microonda vale 1 x 1010 Hz, obtenha a velocidade do veículo.
a)160 m/s b) 80 m/s c) 40 m/s d) 27 m/s
11)(ENEM 2015) 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.
12) (Pucrs 2015) 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 confrontá-las 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.
13)(Enem PPL 2013) Visando reduzir a poluição sonora de uma cidade, a Câmara de Vereadores aprovou
uma lei que impõe o limite máximo de 40 dB (decibéis) para o nível sonoro permitido após as 22 horas. Ao
aprovar a referida lei, os vereadores estão limitando qual característica da onda?
a) A altura da onda sonora.
b) A amplitude da onda sonora. c) A frequência da onda sonora.
d) A velocidade da onda sonora. e) O timbre da onda sonora.
Gabarito
1) 44,8 dB 2) 17 dB 3) d) 4) b) 1980 Hz 5) a) 1600 Hz 6) c) 7) d) 8) d) 9) 41000 Hz 10) c) 11) d) 12) b)
13)b)