Um tubo vertical, aberto nas duas extremidades, é imerso em um tanque com água até ficar parcialmente preenchido com o líquido. A porção superior do tubo, acima da água, contém um gás que, por se r mais denso do que o ar, permanece dentro do tubo. Um fio horizontal, com 50,0 cm de comprimento e 1,00 g, é esticado logo acima da parte superior do tubo, sob uma tensão de 440 N. Arquear o fio pelo centro e soltá-lo faz com que ele vibre em sua freqüência fundamental. O nível de água no tubo é ajustado até que o som do fio em vibração produza uma onda sonora estacionária no gác;. Depois se diminui o nível da água em 30,5 cm para que a próxima onda sonora estacionária se forme. Use essas informações para determinar a velocidade do som no gás.
Passo 1
E aiii gente, tudo bom com vocês?
Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!
Vamo lá!
As ondas estacionárias no tubo terão um antinodo de deslocamento na parte superior onde as moléculas de gás são livres para se mover e um nó na água onde elas não estão.
Para o fio, temos . No modo fundamental com ambas as extremidades fixas do fio . Portanto,
Nós também sabemos . As informações fornecidas são suficientes para calcular a frequência. A partir de elimine e resolva para .
Passo 2
Agora voltamos nossa atenção para o gás, percebendo que a frequência da onda no fio será a igual à frequência do som no gás. Há inicialmente um nó da onda sonora estacionária na nível da água no tubo. A água é então baixada até que a próxima onda estacionária seja alcançada; esta é a próxima vez que há um nó no nível da água. A distância entre nós adjacentes em uma onda estacionária é , então: