Física
Tubo sonoro
(UFPR)
Uma cerca elétrica foi instalada em um muro onde existe um buraco de forma cilíndrica e fechado na base, conforme representado na figura. Os fios condutores da cerca elétrica estão fixos em ambas as extremidades e esticados sob uma tensão de 80 N. Cada fio tem comprimento igual a 2,0 m e massa de 0,001 kg. Certo dia, alguém tocou no fio da cerca mais próximo do muro e esse fio ficou oscilando em sua frequência fundamental. Essa situação fez com que a coluna de ar no buraco, por ressonância, vibrasse na mesma frequência do fio condutor. As paredes do buraco têm um revestimento adequado, de modo que ele age como um tubo sonoro fechado na base e aberto no topo.
Considerando que a velocidade do som no ar seja de 330 m/s e que o ar no buraco oscile no modo fundamental, assinale a alternativa que apresenta corretamente a profundidade do buraco.
a) 0,525 m.
b) 0,650 m.
c) 0,825 m.
d) 1,250 m.
e) 1,500 m.
Resolução:
Velocidade de propagação da onda produzida no fio:
v = ?(T/?) = ?[T/(m/L)] = ?[80/(0,001/2,0)] => v = 4,0.102 m/s
Para a frequência fundamental, temos dois nós nas extremidades e um único ventre. Logo:
L = ?/2 => ? = 2.L = 4,0 m
A frequência fundamental de vibração do fio será:
v = ?.f => 4,0.102 = 4,0.f => f = 1,0.102 Hz
Por ressonância a coluna de ar do buraco, que funciona como um tubo fechado, vibra com a mesma frequência f = 1,0.102 Hz
No modo fundamental temos um nó na extremidade fechada e um ventre na aberta. Assim, a altura do tubo que é a profundidade h é igual a 1/4 do comprimento de onda da onda que se estabelece no tubo:
h = ?'/4 => ?' = 4.h
V = ?'.f => 330 = 4.h.1,0.102 => h = 0,825 m
Resposta: c
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39° aula - (última aula do 2º semestre)Cordas vibrantes / Tubos sonoros Borges e Nicolau As cordas vibrantes Ao percutirmos a corda tensa de um violão as ondas transversais produzidas refletem-se nas extremidades e superpõem-se ao longo da corda,...
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20ª aula - 2º semestre (última)Cordas vibrantes / Tubos sonoros Borges e Nicolau As cordas vibrantes Ao percutirmos a corda tensa de um violão as ondas transversais produzidas refletem-se nas extremidades e superpõem-se ao longo da corda, formando...
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Cordas vibrantes / Tubos sonoros Borges e Nicolau As cordas vibrantes Ao percutirmos a corda tensa de um violão as ondas transversais produzidas refletem-se nas extremidades e superpõem-se ao longo da corda, formando ondas estacionárias. Com a vibração...
- Ufpr - 1a. Fase - Prova De FÍsica - ResoluÇÃo Comentada
64 - A unidade de uma grandeza física pode ser escrita como kg.m²/s³.A. Considerando que essa unidade foi escrita em termos das unidades fundamentais do SI, assinale a alternativa correta para o nome dessa grandeza.a) Resistência elétrica.b)...
Física
Caiu no vestibular
Tubo sonoro
(UFPR)
Uma cerca elétrica foi instalada em um muro onde existe um buraco de forma cilíndrica e fechado na base, conforme representado na figura. Os fios condutores da cerca elétrica estão fixos em ambas as extremidades e esticados sob uma tensão de 80 N. Cada fio tem comprimento igual a 2,0 m e massa de 0,001 kg. Certo dia, alguém tocou no fio da cerca mais próximo do muro e esse fio ficou oscilando em sua frequência fundamental. Essa situação fez com que a coluna de ar no buraco, por ressonância, vibrasse na mesma frequência do fio condutor. As paredes do buraco têm um revestimento adequado, de modo que ele age como um tubo sonoro fechado na base e aberto no topo.
Considerando que a velocidade do som no ar seja de 330 m/s e que o ar no buraco oscile no modo fundamental, assinale a alternativa que apresenta corretamente a profundidade do buraco.
a) 0,525 m.
b) 0,650 m.
c) 0,825 m.
d) 1,250 m.
e) 1,500 m.
Resolução:
Velocidade de propagação da onda produzida no fio:
v = ?(T/?) = ?[T/(m/L)] = ?[80/(0,001/2,0)] => v = 4,0.102 m/s
Para a frequência fundamental, temos dois nós nas extremidades e um único ventre. Logo:
L = ?/2 => ? = 2.L = 4,0 m
A frequência fundamental de vibração do fio será:
v = ?.f => 4,0.102 = 4,0.f => f = 1,0.102 Hz
Por ressonância a coluna de ar do buraco, que funciona como um tubo fechado, vibra com a mesma frequência f = 1,0.102 Hz
No modo fundamental temos um nó na extremidade fechada e um ventre na aberta. Assim, a altura do tubo que é a profundidade h é igual a 1/4 do comprimento de onda da onda que se estabelece no tubo:
h = ?'/4 => ?' = 4.h
V = ?'.f => 330 = 4.h.1,0.102 => h = 0,825 m
Resposta: c
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