Enunciado

O canal auditivo humano é cheio de ar. Uma extremidade é aberta, e a outra é fechada pelo tímpano. O canal auditivo de uma pessoa em particular 2,40   c m de extensão e pode ser considerado, de momo aproximado, um tubo. a) Quais são a frequência fundamental e o comprimento de onda do canal auditivo dessa pessoa? Esse som é audível? b) Calcule a frequência do harmônico mais alto audível do canal dessa pessoa. Que harmônico é esse?

Passo 1

a) A frequência fundamental para um tubo fechado é dada por:

f 1 = v 4 L

Substituindo o comprimento do canal e a velocidade do som no ar:

f 1 = 344   m / s 4 ( 0,024   m ) = 3,58 × 10 3   H z

E o comprimento de onda do estado fundamental é:

λ 1 = 4 L

λ 1 = 4 0,024   m = 0,0960   m

Como a frequência está entre 20   H z e 20000   H z , o som é audível.

Passo 2

b) O limite superior de frequência que somos capazes de ouvir é 20000   H z , usando a equação que relaciona o modo fundamental com os sobretons:

f n = n f 1

Podemos substituir f n por esse valor, e usar a frequência do modo fundamental para calcularmos qual o maior valor de n possível:

n = f n f 1 = 20000   H z 3,58 × 10 3   H z = 5,6

Precisamos arredondar esse valor para baixo, já que se arredondarmos para 6 , a frequência ultrapassa o limite audível.

n = 5

Passo 3

Agora usamos esse número na mesma equação para calcularmos a frequência exata desse harmônico:

f n = 5 f 1

f n = 1,79 × 10 4   H z

Resposta

a )   f 1 = 3,58 × 10 3   H z

λ 1 = 0,0960   m

b )   n = 5

f n = 1,79 × 10 4   H z

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