Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 16.Exercícios - Ex. 31
Você sopra na extremidade aberta de um tubo de ensaio e produz uma onda sonora estacionária fundamental na coluna de ar no interior do tubo. A velocidade do som no ar é igual a 344 m/s, e o tubo de ensaio funciona como um tubo fechado. (a) Sabendo que o comprimento da coluna de ar no tubo de ensaio é igual a 14,0 cm, qual é a frequência dessa onda estacionária? (b) Qual seria a frequência da onda estacionária supondo que o tubo de ensaio esteja completamente cheio de água?
Passo 1
Fala galera, bora lá! Para resolver este exercício aplicaremos os conhecimentos sobre ondas estacionárias expostos no capítulo 16.
(a) Neste item, descobriremos a frequência da onda estacionária, tendo em mente que o comprimento da coluna de ar no tubo de ensaio é igual a . A equação (16.22) da secção 16.4 do capítulo 16 diz que a frequência é:
Passo 2
Substituindo os valores, é a velocidade do som no ar e sabendo que é o valor da frequência fundamental:
Portanto podemos concluir que a frequência da onda estacionária vale:
Passo 3
(b) Neste item, descobriremos frequência da onda estacionária, considerando que o tubo esteja completamente cheio de água. Usando a equação do passo 1, iremos substituir os valores de , a velocidade do som na água, e sabendo que é o valor da frequência fundamental:
Assim, concluímos que a frequência da onda estacionária vale:
Vale ressaltar que o gabarito do livro está errado, visto que a única variação é a velocidade do som na água, que está correta na resolução.