P2 de Física 2- FIS1041 da PUCRIO - 2020.1

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Você se encontra dirigindo um carro com velocidade constante em uma rua, um carro de polícia está parado no acostamento com sua sirene ligada. Ao se aproximar do carro você consegue medir a frequência da sirene como . Ao se distanciar do carro você mede a frequência da sirene como . Encontre a velocidade do som no meio e a frequência natural do alarme.

Parte

Na figura abaixo, dois alto-falantes e estão separados por uma distância em um palco ao ar livre. Durante o teste de som, os dois alto-falantes emitem, em fase, sons com comprimento de onda de . Um ouvinte encontra-se inicialmente sobre o eixo a do alto-falante e desloca-se sobre esse eixo em direção a . Considere apenas os valores . Encontre a primeira posição do ouvinte em que a intensidade sonora passa por um mínimo (interferência destrutiva)?

. Uma onda senoidal se propaga no sentido positivo do eixo-. Na figura estamos fornecendo a densidade de energia cinética por comprimento de uma corda no instante , onde é a posição do elemento de corda. Essa quantidade é definida como (onde o termo elevado ao quadrado, , é a velocidade transversal da onda na corda) e sua unidade é . A frequência da onda é de . Utilizando as informações do gráfico, encontre:

O comprimento de onda e o número de onda .

Se a tração for de , encontre a massa específica linear da corda.

Encontre a amplitude da onda e escreva para essa corda.

. A frequência da buzina de um carro é , e o do apito de um trem é . O trem, com velocidade constante de , corre paralelamente a uma estrada. O carro, na mesma direção e sentido do trem, segue pela estrada a . Quando o carro estiver atrás do trem, qual será a frequência do som do apito do trem para os passageiros do carro? Velocidade do som no ar .

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. Uma onda sonora com frequência é emitida de uma fonte posicionada como mostra a figura. A velocidade do som no meio é . O observador, também posicionado na figura, detecta uma onda sonora proveniente da interferência entre as ondas sonoras provenientes da fonte que realizam os diferentes caminhos marcados. Encontre qual a diferença de fase que o observador mede dado que e .

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. Um fio muito longo é feito juntando-se outros dois fios com densidades lineares diferentes e a junção dos fios pode ser localizada no ponto . A figura abaixo mostra uma porção do fio, centrada na junção. O fio é esticado sob uma tensão . No instante , é produzido um pequeno pulso transversal, localizado no ponto . Considere as distâncias indicadas na figura abaixo. Em que instante de tempo o pulso atinge o ponto ?

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. Um corpo está pendurado em equilíbrio em uma corda com um comprimento total e uma densidade de massa linear de . A corda passa em torno de duas polias leves sem atrito que são separadas por uma distância (Veja a figura abaixo). Suponha que a tensão na corda é de . Em que frequência deve vibrar a corda entre as polias a fim de formar o padrão de onda estacionária mostrado na figura ?

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. Escreva uma expressão que descreva a variação de pressão em função da posição e do tempo para uma onda sonora no ar, sendo o deslocamento dos elementos de ar, e . Considere a velocidade do som .

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. Na figura estamos mostrando o gráfico da velocidade transversal dos pontos de uma corda na qual se propaga uma onda. O gráfico está em um estante de tempo fixo, em que é a posição do elemento da corda. Dado que a velocidade de propagação nessa corda é de , encontre a amplitude e a frequência .

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. Uma fonte sonora pontual emite uma onda esférica que se propaga isotropicamente no ambiente onde existe um detector posicionado a uma distância da fonte. A área desse sensor é de e a potência da fonte é de . Qual a potência no detector?

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. Numa corda de comprimento , propaga-se uma onda com a seguinte função de onda:

Quais os gráficos da posição da corda nos instantes e .

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