Uma fonte pontual emite
de som isotropicamente. Um pequeno microfone intercepta o som em uma área de 0,750
, a 200 m de distância da fonte. Calcule (a) a intensidade sonora nessa posição e (b) a potência interceptada pelo microfone.
ondas na corda é
e a velocidade do som no ar é
.
ondas na corda é
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que uma fonte pontual está emitindo 30,0 W de som igualmente em todas as direções (isso é o que significa isotropicamente). Temos um microfone pequeno com área de 0,750 cm² que está a 200 metros de distância da fonte. A gente precisa calcular duas coisas:
(a) A intensidade sonora nesse ponto específico.
(b) A potência interceptada pelo microfone.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de intensidade sonora e como a potência se distribui no espaço. Vamos precisar lembrar que a intensidade sonora é a potência por unidade de área e que, em emissão isotrópica, a potência se espalha uniformemente por uma esfera ao redor da fonte.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a intensidade sonora no ponto onde está o microfone. A intensidade sonora (I) é definida como a potência § dividida pela área da superfície pela qual o som está passando.
Como a fonte está emitindo isotropicamente, a potência se distribui uniformemente por todas as direções, formando uma esfera ao redor da fonte. A área dessa esfera é dada por
, onde
é a distância da fonte.
Então, a fórmula para a intensidade sonora fica:
Passo 3
Agora, vamos colocar os valores na fórmula. Temos:
- Potência,
- Distância,
Substituindo esses valores na fórmula:
Passo 4
Vamos calcular o denominador:
Então, a intensidade fica:
Calculando o valor numérico:
Passo 5
Agora que temos a intensidade sonora, vamos calcular a potência interceptada pelo microfone. Para isso, usamos a fórmula:
Onde:
-
é a intensidade sonora -
é a área do microfone
Primeiro, precisamos converter a área do microfone de centímetros quadrados para metros quadrados:
Passo 6
Agora, substituindo os valores na fórmula:
Calculando:
Resposta
(a) A intensidade sonora no ponto é aproximadamente
.
(b) A potência interceptada pelo microfone é aproximadamente
.
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