Young & Freedman, Física 2 – Termodinâmica e ondas, 12ª edição, Capítulo 16, Exercícios, Questão 24
(Cap.16.4 – Ex. 24) A frequência fundamental de um tubo aberto em ambas as extremidades é . a) Qual é o comprimento desse tubo? Se agora fechamos uma extremidade, calcule b) o comprimento de onda e c) a nova frequência fundamental.
Passo 1
Oiiii gente linda, tudo bom?
Bom essa questão é bem clássica, uma vez que é sobre frequência no interior de um tubo aberto, ou um tubo com uma das extremidades fechadas. A princípio a questão deseja saber qual é o comprimento de um tubo aberto cuja a frequência em ambas as extremidades é de . Em seguida, busca-se saber qual é o comprimento da onda caso uma das extremidades seja fechada e, por fim, a questão quer a nova frequência fundamental quando esse tubo se encontra parcialmente fechado.
a) O enunciado diz que o tubo está aberto nas duas extremidades, nesse caso, podemos usar a frequência fundamental para calcularmos o comprimento do tubo através da equação:
Isolando :
Passo 2
Substituindo os valores dados:
Passo 3
b) Com uma das extremidades fechadas, haverá um nó na extremidade que foi fechada e um ventre na outra, então vamos usar a equação do comprimento do tubo quando ele está fechado em um dos lados:
Como estamos usando o estado fundamental, :
E o comprimento será:
Passo 4
c) Para a nova frequência fundamental, usamos a equação de frequência para o caso do tubo fechado:
E como :
Substituindo os valores:
E aí? As ideias clarearam? Espero que tenha ajudado!
Calma, logo você estará expert nesse assunto.