Q
Um grande conjunto de arquibancadas de futebol desocupadas tem assentos e degraus sólidos. Você fica no campo, na frente da arquibancada e bate fortemente uma vez usando duas tábuas de madeira. O pulso de som que você produz não tem frequência definida nem comprimento de onda. O som que você ouve refletido da arquibancada tem uma frequência de identificação e pode parecer como um toque rápido de trompete, apito ou vuvuzela. (a) Explique o que esse som representa. Calcule as estimativas de ordem de grandeza para (b) a frequência, © o comprimento de onda e (d) a duração do som com base nos dados que você especificar.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que tá rolando aqui. O enunciado fala sobre bater em tábuas de madeira na frente de arquibancadas vazias e ouvir o som que reflete dessa arquibancada. A matéria envolvida é Física, mais especificamente a parte de ondas sonoras e seus comportamentos como reflexão, frequência e comprimento de onda. Para resolver, vamos precisar conhecer conceitos básicos de frequência, velocidade do som e como calcular comprimento de onda e duração do som refletido.
Passo 2
Primeiro, vamos responder a parte (a): o que representa o som que você ouve refletido. Quando você bate nas tábuas, gera um pulso sonoro que se propaga até a arquibancada e reflete de volta. Esse som refletido é uma onda sonora que volta até você, e a frequência específica percebida é como se fosse o “tom” do som, como o toque de um trompete ou o apito de uma vuvuzela. Isso acontece porque, mesmo que o pulso inicial não tenha uma frequência definida, a estrutura da arquibancada pode atuar como um filtro, destacando certas frequências ao refletir o som.
Passo 3
Agora, vamos para a parte (b): estimar a frequência do som refletido. A frequência do som depende das características da fonte e da reflexão. Vamos supor que o som refletido seja parecido com o de um apito, que geralmente tem uma frequência em torno de
. Então, a ordem de grandeza da frequência é de
.
Passo 4
Na parte ©, precisamos estimar o comprimento de onda. Sabemos que a velocidade do som no ar é aproximadamente
e já estimamos a frequência
. Usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Então, a ordem de grandeza do comprimento de onda é de
.
Passo 5
Finalmente, na parte (d), vamos estimar a duração do som refletido. A duração pode ser pensada como o tempo que o som leva para ir da fonte até a arquibancada e voltar. Se considerarmos que a distância até a arquibancada é cerca de
, então o tempo total é:
A ordem de grandeza da duração é de
.
Resposta
(a) O som refletido representa a onda sonora que retornou da arquibancada, destacando frequências específicas.
(b) Frequência estimada: .
© Comprimento de onda estimado: .
(d) Duração do som estimada: .
(b) Frequência estimada:
© Comprimento de onda estimado:
(d) Duração do som estimada: