Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 75
Um fio de aço cilíndrico uniforme de de comprimento e de diâmetro é fixado em ambas as extremidades. A que tensão ele deve ser ajustado para que, ao vibrar em seu primeiro sobretom, produz uma nota de frequência ?
Suponha que a deformação do fio seja desprezível. (sugestão: use a Tabela 14.1)
Passo 1
As frequências das ondas estacionarias que se forma no fio são dadas pela seguinte relação:
Onde:
Podemos utilizar a tabela 14.1, para saber qual é a densidade volumétrica do aço: .
Passo 2
Como sabemos a densidade volumétrica podemos utiliza-lá para encontrar a densidade linear (), para isso temos que primeiro descobrir quanto vale a massa:
Agora sim, podemos descobrir quem é :
O volume é conhecido pois o enunciado nos fornece os dados das dimensões do fio de aço.
Outro dado que nos temos é o valor de , pois o exercício quer saber a tensão no primeiro sobretom que significa: .
Passo 3
Com todos esses dados que nos temos basta apenas descobrir qual é a velocidade para poder calcular a tensão no fio. Para isso vamos usar a nossa primeira equação:
Substituindo todos esses resultado em
e isolando a tensão, temos:
Passo 4
Substituindo os valores:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)