Em uma aula de física, um professor aspira uma pequena quantidade de hélio e começa a falar; o resultado é que a voz do professor soa muito mais aguda que o normal. Qual das opções abaixo é a explicação correta para o fenômeno?
a) A presença de hélio mudou a velocidade do som no ar da sala, tornando todos os sons mais agudos.
b)
professor alterou propositalmente
tom de voz para fazer uma brincadeira com os alunos; o uso do hélio foi apenas um artifício para chamar a atenção da classe.
c) O hélio altera a tensão das cordas vocais, fazendo o comprimento de onda dos sons diminuir, o que leva a um aumento da frequência.
d) A presença do hélio não muda significativamente o comprimento de onda dos sons gerados na garganta e na boca do professor, mas, como a velocidade do som no hélio é cerca de 2,5 vezes maior que no ar, a frequência dos sons é 2,5 vezes maior.
a) A presença de hélio mudou a velocidade do som no ar da sala, tornando todos os sons mais agudos.
b)
c) O hélio altera a tensão das cordas vocais, fazendo o comprimento de onda dos sons diminuir, o que leva a um aumento da frequência.
d) A presença do hélio não muda significativamente o comprimento de onda dos sons gerados na garganta e na boca do professor, mas, como a velocidade do som no hélio é cerca de 2,5 vezes maior que no ar, a frequência dos sons é 2,5 vezes maior.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre o professor que inalou hélio e sua voz ficou mais aguda. Nosso objetivo aqui é descobrir por que isso aconteceu. Para resolver, vamos precisar entender um pouco sobre como o som se propaga em diferentes gases e como isso afeta a nossa voz.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o som é uma onda que se propaga por meio de vibrações nas partículas do meio, como o ar. A velocidade com que essas ondas viajam depende do tipo de gás presente. No ar, a velocidade do som é aproximadamente 343 metros por segundo.
Passo 3
Quando o professor inalou hélio, substituiu parte do ar nos pulmões por hélio. O hélio é um gás mais leve que o ar, e isso faz com que a velocidade do som nele seja maior. Especificamente, a velocidade do som no hélio é cerca de 927 metros por segundo, ou seja, aproximadamente 2,7 vezes mais rápido que no ar.
Passo 4
A frequência do som que percebemos (como o tom da voz) está relacionada com a velocidade do som e o comprimento de onda de sua vibração. A fórmula que relaciona essas grandezas é:
Onde:
-
é a velocidade do som, -
é a frequência, -
é o comprimento de onda.
Passo 5
Se a velocidade do som aumenta e o comprimento de onda se mantém quase o mesmo (já que a vibração das cordas vocais não muda muito), a frequência
deve aumentar para equilibrar a equação. Isso significa que a voz fica mais aguda.
Passo 6
Aplicando isso às opções dadas:
- Opção a) Fala que o hélio mudou a velocidade do som no ar da sala, mas na verdade, o hélio mudou a velocidade do som no ar que saiu dos pulmões do professor, não em toda a sala.
- Opção b) Diz que foi uma brincadeira, o que não explica o fenômeno físico.
- Opção c) Menciona a tensão das cordas vocais, mas o principal fator é a velocidade do som no gás inalado.
- Opção d) Explica que a velocidade do som no hélio é maior, resultando em uma frequência maior, o que está correto.
Resposta
A opção d) está correta.
Exercícios relacionados
Dados os vetores
, determinar:
Medidas realizadas com um axônio, em um líquido mantido a
, mostraram a existência de um potencial de repouso de -75 mV . A capacitância desse axônio por unidade de área é
. Calcule a densidade superficial de cargas sobre as superfícies da membrana desse axônio.
Você está observando uma tempestade e vê um relâmpago. Cinco segundos depois, ouve o trovão. A que distância estava o relâmpago?
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
Uma garrafa de refrigerante tem 15 cm de altura. Joel sopra paralelamente à boca da garrafa depois de esvaziá-la. Qual é, aproximadamente, a frequência fundamental do som produzido pela garrafa?
a) 230 Hz
b) 570 Hz
c) 680 Hz
d) 810 Hz
e) 1100 Hz
a) 230 Hz
b) 570 Hz
c) 680 Hz
d) 810 Hz
e) 1100 Hz