F 228 – Primeiro semestre de 2010 – Lista 6 – Ondas II
1) Basicamente, os terremotos são ondas sonoras que se propagam através da Terra. Elas
são chamadas de ondas sísmicas longitudinais e transversais. Essas ondas se propagam
com velocidades diferentes. A velocidade das ondas longitudinais, chamadas de ondas
P, é 8000 m/s. As ondas transversais, chamadas ondas S, se propagam com uma
velocidade menor: 4500 m/s. Um sismógrafo registra as duas ondas provenientes de um
terremoto distante. Se a onda S chega 2,0 min após a onda P, a que distância do
aparelho ocorreu o terremoto? Pode-se considerar que as ondas se propaguem em linhas
retas, embora as ondas sísmicas reias sigam rotas mais complexas.
2) Uma onda sonora senoidal é descrita pelo deslocamento
a) Encontre a amplitude, o comprimento de onda e a velocidade dessa onda.
b) Determine o deslocamento instantâneo de um elemento do ar na posição x = 0,050 m
em t = 3,00 ms.
c) Determine a velocidade máxima do movimento oscilatório de um elemento.
3) Um diapasão gera ondas sonoras com uma freqüência de 246 Hz. As ondas propagamse em sentidos opostos ao longo de um corredor, são refletidas por paredes nas
extremidades e retornam. O corredor tem 47,0 m de comprimento e o diapasão está
posicionado a 14,0 m de uma extremidade. Qual é a diferença de fase entre as ondas
refletidas quando se encontram no diapasão?
4) Um alto-falante de um aparelho de som emite 1 W de potência sonora na freqüência 100
Hz. Admitindo que o som se distribui uniformemente em todas as direções, determine,
num ponto situado a 2 m de distância do alto-falante:
a) o nível sonoro em db;
b) a amplitude de pressão;
c) a amplitude de deslocamento. Tome a densidade do ar como 1,3 kg/m3.
d) A que distância do alto-falante o nível sonoro estaria 10 db abaixo do calculado em (a)?
5) Duas ondas senoidais que se combinam em um meio são descritas pelas funções de
onda:
e
,
a)
b)
c)
d)
onde x está em centímetros e t em segundos. Determine o deslocamento máximo do
movimento em:
x = 0,250 cm;
x = 0,500 cm;
e x = 1,50 cm.
Encontre os três menores valores de x que correspondem aos antinodos.
6) A freqüência fundamental de um tubo de órgão aberto corresponde a um Dó médio
(261,6 Hz na escala musical cromática). A terceira ressonância de um tubo de órgão
fechado tem a mesma freqüência. Quais são os comprimentos dos dois tubos?
7) Um diapasão com uma freqüência de 512 Hz é colocado perto do alto do tubo mostrado
na figura abaixo. O nível de água é abaixado de modo que o comprimento L aumenta
lentamente a partir de um valor inicial de 20,0 cm. Determine os dois valores seguintes
de L que correspondem aos modos ressonantes.
8) Um flautista escuta quatro batimentos por segundo quando compara a sua nota com a
nota emitida por um diapasão de 523 Hz (o que corresponde à nota Dó). Ele consegue
igualar sua freqüência à freqüência do diapasão puxando o “bocal de afinação” de modo
a aumentar ligeiramente o comprimento da flauta. Qual era a freqüência inicial emitida
pela flauta?
9) Dois trens viajam em sentidos opostos, sobre trilhos, com velocidades de mesma
magnitude. Um deles vem apitando. A freqüência do apito percebida por um passageiro
do outro trem varia entre os valores de 348 Hz, quando estão se aproximando, e 259 Hz,
quando estão se afastando.
a) Qual é a velocidade dos trens (em km/h)?
b) Qual é a freqüência do apito?
10) Uma sirene montada no telhado de um quartel de bombeiros emite som a uma
freqüência de 900 Hz. Um vento constante está soprando com velocidade de 15,0 m/s.
Considerando que a velocidade do som no ar calmo é de 343 m/s, encontre o
comprimento de onda do som da sirene
a) contra o vento e b) a favor do vento.
Os bombeiros voluntários estão se aproximando da sirene por várias direções a 15,0
m/s. Qual freqüência um bombeiro escuta se
c) ele ou ela está se aproximando de uma posição contra o vento, ou seja, está se movendo
na direção em que o vento está soprando?
d) Se ele ou ela está se movendo a partir de uma posição a favor do vento e movendo-se
contra o vento?