Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 63
Um tubo de um órgão possui dois harmônicos sucessivos com frequências iguais a 1.372 Hz e 1.764 Hz. (a) Esse tubo é aberto ou fechado? Explique. (b) Que harmônicos são esses? (c) Qual é o comprimento do tubo?
Passo 1
Fala galera, bora lá!
(a) Sabendo das relações de um tubo aberto:
Ao subtrair o valor do harmônico com o n-ésimo, obtemos:
Então, considerando que os harmônicos são 1764 Hz e 1372 Hz, a frequência fundamental seria equivalente à 392 Hz.
Passo 2
Com estes dados, podemos então determinar o número do harmônico de qualquer uma das frequências, escolhendo a de menor valor, obtemos:
Como precisa ser um número inteiro, isso não é possível.
Concluindo, como não é possível que o harmônico seja de um tubo aberto, ele será um harmônico de um tubo fechado.
Passo 3
(b) Em um tubo fechado temos apenas harmônicos impares, então é possível utilizar a relação:
Ao subtrair o valor do harmônico com o n-ésimo, obtemos:
Então, considerando que os harmônicos são 1764 Hz e 1372 Hz, a frequência fundamental seria equivalente à 196 Hz.
Passo 4
Com isso, podemos encontrar o número de cada harmônico, com a relação:
Para o harmônico de menor valor, ao substituir as quantidades já fornecidas, temos que . Então o harmônico da outra frequência será .
Concluindo os harmônicos de ambas as frequências são
Passo 5
(c) Da parte (a)
Para um tubo fechado
E
Assim, o comprimento do tubo é
Resposta
- Tubo fechado.