Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 73
Uma pequena esfera de raio foi projetada para oscilar de tal mmodo que seu raio varie com MHS entre um valor mínimo e um valor máximo com frequência . Essa oscilação produz ondas sonoras no ar circundante com densidade e modulo de compressão . a) Ache a intensidade das ondas sonoras na superfície da esfera (a amplitude da oscilação da esfera é a mesma que a do ar em que está em contato com a superfície da esfera). B) Ache a potência acústica total irradiada pela esfera. C) A uma distância do centro da esfera, calcular a amplitude, a amplitude de pressão e a intensidade sonora.
Passo 1
a) O valor mínimo e o valor máximo diferem de por um incremento , isso significa que a amplitude . A intensidade das ondas sonoras será:
Ou:
Substituindo :
Passo 2
b) A potência acústica total é o valor da intensidade multiplicado por toda a superfície da esfera, isso é:
Substituindo :
Passo 3
c) Vamos usar a lei do quadrado inverso para as intensidades
Isolamos :
E por fim, substituímos que calculamos na letra (a):
E pela equação que relaciona a intensidade com a amplitude de pressão:
A amplitude de pressão será:
Substituindo :
E para a amplitude de deslocamento:
Substituindo a amplitude de pressão:
E como é:
E pela equação da velocidade de uma onda:
é:
A equação fica:
Além disso:
Assim: