Dois alto-falantes estão separados por uma distância de
em um palco ao ar livre. Um ouvinte está a 18,3 m de um dos alto-falantes e a
do outro alto-falante. Durante o teste do som, um gerador de sinais alimenta os dois alto-falantes em fase com um sinal de mesma amplitude e frequência. A frequência transmitida varia ao longo de toda a faixa audível (20 Hz a 20 kHz). Qual é menor frequência,
, para a qual a intensidade do som é máxima (interferência construtiva) na posição do ouvinte?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre interferência construtiva do som vindo de dois alto-falantes que estão separados por 3,35 metros. Temos um ouvinte que está a 18,3 metros de um alto-falante e a 19,5 metros do outro. Ambos os alto-falantes estão emitindo ondas sonoras em fase, com a mesma amplitude e frequência. A pergunta é: qual é a menor frequência para a qual a intensidade do som é máxima na posição do ouvinte. Para resolver isso, vamos precisar entender como as ondas sonoras interferem quando vêm de fontes diferentes e usar umas fórmulas básicas de interferência construtiva.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é interferência construtiva. Isso acontece quando duas ondas se encontram de maneira que seus picos e vales se alinham, reforçando a intensidade do som. Para isso, a diferença de caminho que as ondas percorrem até o ouvinte deve ser um múltiplo inteiro do comprimento de onda.
Passo 3
Vamos calcular a diferença de caminho (
) que as ondas percorrem até o ouvinte. Ouvinte está a 18,3 m de um alto-falante e a 19,5 m do outro.
Passo 4
Para que haja interferência construtiva, essa diferença de caminho
deve ser igual a um múltiplo inteiro do comprimento de onda (
):
Queremos a menor frequência que satisfaça essa condição, então vamos considerar
.
Passo 5
Agora, vamos relacionar o comprimento de onda (
) com a frequência (
). A relação é dada pela fórmula da velocidade da onda sonora (
):
Sabemos que a velocidade do som no ar é aproximadamente
. Vamos rearranjar a fórmula para encontrar
:
Resposta
A menor frequência para a qual a intensidade do som é máxima na posição do ouvinte é aproximadamente 286 Hz.
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Cilindros coaxiais. Um longo cilindro metálico, de raio
, está apoiado sobre um suporte isolante ao longo do eixo de um longo tubo cilíndrico metálico, de raio
. A carga positiva por unidade de comprimento no cilindro interno é
e existe uma igual quantidade de carga negativa por unidade de comprimento no cilindro externo. (a) Determine o potencial
para as regiões (i)
; (ii)
; (iii)
. (Dica: o potencial total é dado pela soma dos potenciais de cada condutor.) Considere
para
. (b) Mostre que o potencial do cilindro interno em relação ao cilindro externo é dado por
Uma casca esférica condutora tem carga elétrica igual a + q, raio interno r e raio externo R. a) Determine o campo elétrico em um ponto no interior da casca em que
.