Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 16.3 - Ex. 26
Uma corda na qual ondas podem se propagar tem de comprimento e de massa. A tensão da corda é . Qual deve ser a frequência de ondas progressivas com uma amplitude de para que a potência média seja ?
Passo 1
Tá, vamos começar pelo final, vamos descobrir exatamente o que precisamos achar. Qual a fórmula da potência média de uma onda na corda?
Bastante coisa! A densidade linear , a velocidade de propagação , a frequência angular e a amplitude .
Passo 2
Já que a questão deu a tensão também, vamos fazer ela aparecer nessa fórmula substituindo a velocidade, pois temos que a velocidade da onda numa corda é:
Então:
Arrumando, podemos colocar para dentro da raiz:
Passo 3
Agora só falta calcular a densidade linear e estaremos pronto pra resolver a última equação. A densidade linear é:
Substituindo os valores que temos, passando :
Passo 4
E agora é só substituir tudo, já que queremos fazer a potência ser :
Isolando :
Dessa forma:
Mas essa é a frequência angular, a frequência das ondas é a frequência linear, que vai ser:
Logo:
Substituindo os valores
Pronto!
Resposta
A frequência deve ser .