Exercícios de Introdução a Ondas Sonoras - Lista de Exercícios Resolvida

A pressão de uma onda sonora progressiva é dada pela equação

Determine

1. A amplitude
2. A frequência
3. O comprimento de onda
4. A velocidade da onda

Um aparelho de ultra-som, com uma frequência de , é usado para examinar tumores em tecidos moles.

1. Qual é o comprimento de onda no ar das ondas sonoras produzidas pelo aparelho?
2. Se a velocidade do som no tecido é , qual é o comprimento de onda no tecido das ondas produzidas pelo aparelho?

O deslocamento das partículas em uma onda sonora que se propaga no ar, cuja densidade é , é dado pela função

Através de cálculos adequados, obtenha a função da variação da pressão em função de e , não esquecendo as unidades.

Se a forma de uma onda sonora que se propaga no ar é:

Quanto tempo uma mólecula de ar no caminho onda leva para se mover entre os deslocamentos e ?

Uma coluna de soldados, marchando a passos por minuto, segue o ritmo da batida de uma tambor que é tocado na frente da coluna. Observa-se que os últimos soldados da coluna estão levantando o pé esquerdo quando os primeiros soldados estão levantando o pé direito. Qual é o comprimento aproximado da coluna?

Dado: velocidade do som no ar: .

As funções de onda de pressão, densidade e deslocamento de uma onda sonora unidimensional são, respectivamente, e . Podemos dizer que:

1. e estão sempre em quadratura( defasagem de .
2. e interferem de maneira destrutiva.
3. As três funções estão sempre em fase.
4. e estão sempre em fase.
5. e estão sempre em fase.

Uma onda sonora:

1. Se propaga no vácuo com uma velocidade de
2. Não se propaga no vácuo pois é acompanhada de um transporte de matéria.
3. Transporta energia
4. É uma onda de pressão
5. É uma onda de deslocamento

São verdadeiras:

1. , e
2. , e
3. , e
4. , e
5. , e
6. , e
7. , , e

Uma onda sonora:

1. Se propaga no vácuo com uma velocidade de
2. Não se propaga no vácuo pois é acompanhada de um transporte de matéria.
3. Transporta energia
4. É uma onda de pressão
5. É uma onda de deslocamento

São verdadeiras:

1. , e
2. , e
3. , e
4. , e
5. , e
6. , e
7. , , e

Um submarino russo com velocidade está seguindo um submarino americano que se move com velocidade , conforme ilustrado ao lado. O submarino russo emite uma onda sonora com frequência e que se propaga na água do mar com velocidade . Qual frequência ´e detectada pelo submarino americano?

As funções de onda de pressão, densidade e deslocamento de uma onda sonora unidimensional são, respectivamente, e . Podemos dizer que:

1. e estão sempre em quadratura( defasagem de .
2. e interferem de maneira destrutiva.
3. As três funções estão sempre em fase.
4. e estão sempre em fase.
5. e estão sempre em fase.

Uma fonte pontual emite 25,0 W de som isotropicamente. Um pequeno microfone intercepta o som em uma área de , a da fonte. Calcule:

1. A intensidade sonora e o nível sonoro na posição do microfone.
2. A amplitude de variação de pressão correspondente a essa intensidade.
3. A potência interceptada pelo microfone.

Duas frequências de ressonância sucessivas de um tubo de órgão são , .

4. O tubo está fechado em uma extremidade e aberto na outra ou está aberto nas duas extremidades? Justifique.
5. Determine o comprimento do tubo.

Considere as ondas em uma corda de guitarra vibrando e as ondas sonoras produzidas pela guitarra que se espalham pelo ar. As ondas na corda e as ondas sonoras devem ter :

A) o mesmo comprimento de onda

B) a mesma velocidade

C) a mesma frequência

D) a mesma amplitude

E) mais de uma das respostas acima é correta

O deslocamento das partículas em uma onda sonora que se propaga no ar, cuja densidade é , é dado pela função

Através de cálculos adequados, obtenha a função da variação da pressão em função de e , não esquecendo as unidades.

(Cap 15- Ex 1) A velocidade do som no ar a é igual a . a) Qual é o comprimento de onda da onda sonora com frequência igual a , correspondente à nota de um piano, e quantos milis-segundos leva cada vibração? b) Qual é o comprimento de onda de um som uma oitava mais alto do que a nota do item (a)?

(Capítulo 15.Exercícios – Exercício 21) Um avião a jato em decolagem pode produzir um som de intensidade a de distância. Você, contudo, prefere o som tranquilo de uma conversa normal, que é . Suponha que o avião se comporte como uma fonte sonora pontual. a) Qual é a mínima distância do aeroporto que a sua casa precisa ter para que você possa conservar a sua paz de espírito? b) Qual é a intensidade sonora que chega a sua amiga se ela mora duas vezes mais longe da pista do que você? c) Que potência sonora o jato produz ao decolar?

(Capítulo 15.Exercícios – Exercícios 23) Fornecimento de energia. Por meio de medições, você determina que ondas sonoras estão se propagando igualmente em todas as direções a partir de uma fonte pontual e que a intensidade é igual a a uma distância de da fonte. a) Qual é a intensidade a uma distância de da fonte? b) Quanta energia sonora a fonte emite em uma hora se a potência fornecida for constante?

(Cap.16.2 – Ex. 7) Uma mergulhadora transportando uma scuba, que contém ar comprimido para respiração, escuta um som proveniente da buzina de um barco que está diretamente sobre ela na superfície de um lago. No mesmo instante, um amigo que está nas margens do lago a uma distância de da buzina também ouve o som da buzina. A buzina está a acima da superfície da água. Calcule a distância (indicada pelo ‘?’ na figura) entre a buzina e a mergulhadora. A temperatura do ar e da água é de .

(Cap.16- Ex. 9)Um oscilador vibrando a produz uma onda sonora que se desloca em um gás ideal a 325 m/s quando a temperatura do gás é . Em um certo experimento, você precisa que o mesmo oscilador produza um som de comprimento de onda igual a nesse gás. Qual deveria ser a temperatura do gás para obter esse comprimento de onda?

(Cap.16- Ex. 11)Um cabo de latão com de comprimento é golpeado em uma extremidade. Na outra extremidade, uma pessoa ouve dois sons vindos de duas ondas longitudinais, uma se deslocando no cabo metálico e a outra no ar. Qual é o intervalo de tempo entre os dois sons? A velocidade do som no ar é igual a ; as informações relevantes sobre o latão podem ser encontradas nas Tabelas 11.1 e 14.1.

Se as funções de ondas de pressão, densidade e deslocamento de uma onda sonora harmônica progressiva são, respectivamente p(x, t), ρ (x, t) e u(x, t) podemos dizer que:

(a) u(x, t) e p(x, t) estão em quadratura.

(b) u(x, t) e p(x, t) estão em fase.

(c) p(x, t) e ρ (x, t) estão em quadratura.

(d) A diferença de fase entre p(x, t) e ρ(x, t) é de π.

(e) As três funções estão sempre em fase.

Um agente de segurança usa um aparelho rádio-transmissor que tem também um alto-falante embutido. Ao ser ligado, o transmissor emite um pulso de ondas de rádio de 10kHz ao mesmo tempo em que o alto-falante emite uma onda sonora também de 10kHz. Nesse caso, é correto dizer que:

A) As duas ondas terão os mesmos comprimento de onda, já que se propagam no mesmo meio, o ar.

B) A onda sonora terá comprimento de onda muito maior que a onda de rádio.

C) A onda sonora terá comprimento de onda muito menor que a onda de rádio.

D) As duas ondas terão os mesmos comprimento de onda, já que serão ambas ondas transversais

E) A onda sonora poderá ter comprimento de onda maior ou menor que a onda de rádio, dependendo da temperatura do ar.

9 - Considere as ondas em uma corda de cavaquinho vibratória e as ondas sonoras que o cavaquinho emite e que se espalham pelo ar. As ondas das cordas e as ondas sonoras devem ter

1. o mesmo comprimento de onda
2. a mesma velocidade
3. a mesma frequência
4. a mesma amplitude
5. a mesma natureza (ambas transversais ou ambas longitudinais)

Duas sirenes A e B estão ligadas, de modo que a frequência de A é o dobro da frequência de B. A velocidade do som de B é:

1. metade da velocidade do som de A;
2. um quarto da velocidade do som de A;
3. a mesma velocidade do som de A;
4. o dobro da velocidade do som de A;
5. quatro vezes a velocidade do som de A;

Uma corda de piano é afinada, através de um cuidadoso ajuste na sua tensão, de modo a produzir uma nota dó de frequência f = 261.63 Hz. Em um dado momento, ocorre um acidente que danifica o sistema que mantinha a corda tensionada, fazendo essa tensão cair para um terço da original. Assumindo que o comprimento de onda não muda, qual será agora a frequência produzida por esta corda?

A) 87.21 Hz

B) 151.05 Hz

C) 261.63 Hz

D) 453.16 Hz

E) 784.89 Hz

Um sino está tocando dentro de um frasco de vidro selado que está conectado a uma bomba de vácuo. Inicialmente, o jarro está cheio de ar. O que se ouve quando o ar é lentamente removido do jarro pela bomba?

1. A intensidade do som do sino diminui gradualmente, sem alterar a frequência
2. A intensidade do som do sino aumenta gradualmente, sem alterar a frequência
3. A frequência do som do sino aumenta gradualmente, sem alterar a intensidade
4. A frequência do som do sino diminui gradualmente, sem alterar a intensidade
5. A intensidade do som do sino não muda

Um sonar instalado num submarino produz ondas ultrassônicas com frequência de . O comprimento de onda dessas ondas na água do mar é de . Quando o sonar é direcionado para baixo, um eco é recebido do fundo do oceano após 10 segundos. A profundidade do oceano, em relação ao submarino nesse ponto, é de

Marque a alternativa VERDADEIRA:

(a) Sons graves e sons agudos são distinguidos pela que chamamos de altura do som. Desde que altura do som é medida pela amplitude, sons mais agudos possui uma amplitude maior do que sons mais graves.

(b) A propriedade que nos permite distinguir a nota lá emitida por um piano e a nota lá emitida por um violão, sendo ambas de mesma frequência é o timbre.

(c) O fenômeno de batimento é causado pela sobreposição de duas ondas de mesma amplitude mas com frequências angulares muito diferente.

(d) A intensidade do som não está diretamente relacionada com a sua amplitude.

(e) Nenhuma das alternativas anteriores.

Uma onda sonora se propaga até encontrar uma parede, refletindo e produzindo eco. Uma pessoa posicionada a da parede não ouve nenhum som. Ao caminhar em direção à parede, em linha reta e perpendicular à mesma, ela percebe o som proveniente da onda sonora, mas após se mover ela deixa de ouvir qualquer som novamente. Qual o comprimento da onda sonora original?

(Cap.16.Exercícios – Ex. 44) Um trem se desloca com velocidade de com o ar calmo. A frequência da nota emitida pelo apito da locomotiva é igual a . Qual é o comprimento de onda das ondas sonoras: a) na parte frontal da locomotiva? b) atrás da locomotiva? Qual é a frequência do som que um ouvinte em repouso escuta quando ele está: c) na frente da locomotiva? d) atrás da locomotiva?

Uma fonte emite ondas sonoras de . A uma distância de da fonte, está instalado um aparelho que registra a chegada das ondas através do ar e devolve um sinal de mesma frequência através de um fio metálico retilíneo. O comprimento dessas ondas no fio é . Qual o tempo de ida e volta das ondas? Dado: velocidade do som no ar igual a .

Sobre ondas sonoras, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) nas afirmações a seguir:

1. ( ) As ondas sonoras são exemplos de ondas transversais, pois a direção das oscilações é perpendicular à direção da propagação.

2. ( ) Frentes de onda são superfícies nas quais as oscilações produzidas pelas ondas sonoras têm o mesmo valor.

3. ( ) As ondas sonoras nâo se propagam no vácuo.

4. ( ) A velocidade do som na água é maior do que no aço.

5. ( ) As ondas sonoras são constituídas por regiões de compressão e rarefação.

6. ( ) O som se propaga até o ouvido com a velocidade da luz.

Sobre ondas sonoras, assinale V (verdadeiro) ou F (falso) nas afirmações a seguir:

1. ( ) As ondas sonoras são exemplos de ondas transversais, pois a direção das oscilações é perpendicular à direção da propagação.

2. ( ) Frentes de onda são superfícies nas quais as oscilações produzidas pelas ondas sonoras têm o mesmo valor.

3. ( ) As ondas sonoras nâo se propagam no vácuo.

4. ( ) A velocidade do som na água é maior do que no aço.

5. ( ) As ondas sonoras são constituídas por regiões de compressão e rarefação.

6. ( ) O som se propaga até o ouvido com a velocidade da luz.