Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 16.Exercícios - Ex. 42
Ajustando motores de avião. Os motores que impulsionam as hélices de um avião são, em alguns casos, ajustados usando batimentos. O motor zumbindo produz uma onda de som com a mesma frequência da hélice. (a) Se uma hélice de única lâmina estiver girando a 575 rpm e você ouvir batimentos de 2,0 Hz quando ligar a segunda hélice, quais são as duas frequências possíveis (em rpm) da segunda hélice? (b) Suponha que você aumente ligeiramente a velocidade da segunda hélice e descubra que a frequência do batimento muda para 2, 1 Hz. No item (a), qual das duas respostas foi a correta para a frequência da segunda hélice de única lâmina? Como você sabe disso?
Passo 1
Fala galera, bora lá!
(a) Para a resolução desta questão será utilizada a fórmula para determinação da frequência de um batimento (onda resultante da superposição de duas ondas que possuem frequências diferentes):
: frequência do batimento
: maior valor de frequência entre as duas ondas
: valor de frequência entre as duas ondas
Passo 2
Sabe-se que a relação entre as frequências tidas em "Hz" e em "rpm" equivale a:
Sendo assim, é feita a conversão da frequência verificada para o batimento:
Passo 3
Os valores possíveis da frequência da segunda hélice são tais quando a frequência da é a maior entre os dois agentes ou a menor entre eles, logo:
Com
Com
Logo, os valores possíveis para a frequência das ondas emitidas pela segunda hélice equivalem a:
Passo 4
(b) Para a resolução desta questão será utilizada a fórmula para determinação da frequência de um batimento dita no passo 1. Com o aumento da velocidade da segunda hélice haverá um aumento da frequência das ondas emitidas por ela.
Passo 5
Sendo assim, como a frequência de batimento resultante tem seu valor aumentado, conclui-se que a frequência correta da segunda hélice no item (a) será o maior valor de frequência entre as duas hélices, equivalendo a:
Resposta
- Logo, os valores possíveis para a frequência das ondas emitidas pela segunda hélice equivalem a
- Portanto, a frequência correta da segunda hélice nas condições do item (a) equivale a