Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 16.1 - Ex. 18
Durante um recital de órgão, o compressor de ar que alimenta os tubos falha repentinamente. Um corajoso estudante de física, da audiência, tenta ajudar, substituindo o compressor por um tanque pressurizado de gás nitrogênio. Que efeito, se existir algum, produzirá o gás nitrogênio sobre a frequência de saída dos tubos do órgão? Que efeito, se existente, seria produzido sobre a frequência de saída dos tubos do órgão se o gás utilizado fosse o hélio?
Passo 1
Cara, o que é que o tipo de gás tem a ver com isso?! É só a gente lembrar lá daquela fórmula da velocidade do som no ar, que depende do , que é diferente para cada tipo de gás!
Mas a frequência pode ser tirada lá da equação geral das ondas:
Então, juntando as duas:
Passo 2
Agora vamos comparar o que acontece com cada gás!
Dividindo as duas:
Os dois são diatômicos, então . Como a massa do ar é maior que a do nitrogênio:
Ou seja, com o nitrogênio, a frequência aumenta!
Passo 3
Agora, com o hélio:
O hélio é monoatômico e o ar é diatômico, então . Além disso, a massa do ar é muito maior que a do hélio! Então:
Resposta
A frequência do som do órgão aumenta nos dois casos, mas com o hélio aumenta muito mais que com o nitrogênio!