Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 16.Problemas Adicionais - Ex. 79
Um fio de de comprimento tem uma massa de e está sob uma tensão de . O fio é fixado rigidamente nas duas extremidades e posto para oscilar. (a)Qual é a velocidade das ondas no fio? Qual é o comprimento de onda das ondas que produzem ondas estacionárias com (b) meio comprimento de onda e (c) um comprimento de onda? Qual é a freqüência das ondas que produzem ondas estacionárias com (d)meio comprimento de onda e (e)um comprimento de onda?
Passo 1
Fala ai galerinha do RespondeAí, tudo beleza?
Saca só, nesse exercício aqui o enunciado nos diz que um fio de comprimento possui uma massa e está sob uma tensão de .
E sabendo que o fio é fixado nas duas extremidades e posto a oscilar, na letra (a), o enunciado nos pede para calcular qual é a velocidade das ondas no fio.
Então aqui precisamos lembrar que a velocidade da onda depende da força à qual ela é submetida e da densidade linear do material onde ela se propaga, de modo que podemos determinar seu valor através da equação;:
Então como o enunciado nos deu a massa e o comprimento da corda, podemos relacionar com o valor da densidade linear por meio da relação:
Logo:
Sendo assim, vamos obter que:
Passo 2
Belezoca, na letra (b) queremos saber qual é o comprimento de onda das ondas estacionárias que produzem ondas estacionárias com meio comprimetnto de onda, isto é, .
Maravilha, aqui é importante lembrar dos modos de vibração de uma onda estacionária em uma corda fixa em ambas as extremidades. Nesse caso, temos que o comprimento da corda é:
, em que é um número natural. Logo, no primeiro modo de vibração (apenas um loop), em que , temos:
Passo 3
(c)Para dois loops, temos o segundo modo de vibração, em que:
Logo:
Passo 4
(d)A freqüência é dada por:
Como , obtemos que:
Então, no modo de vibração com apenas um loop, temos:
Passo 5
(e)Semelhante ao que fizemos no passo anterior, temos que no modo de vibração com dois loops, , sendo assim:
Então substituindos os valores, descobrimos que::
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)