Parte A Acústica
1- Ondas e som
1– Uma onda é descrita pela equação y(x, t) = 0.1 cos(15 x − 12 t) m
onde x é medido em metros e t em segundos. Determine:
1.1 – a amplitude da onda;
1.2 – o número de ondas angular;
1.3 – o número de ondas;
2.4 m−1
1.4 – o comprimento de onda;
0.42 m
1.5 – a frequência angular;
1.6 – a frequência;
1.9 Hz
1.7 – a velocidade de propagação.
0.8 m s−1
2– Uma onda de amplitude 2 cm, e frequência 10 Hz, propaga-se com a velocidade de 500 m s−1 .
Determine:
2.1 – o comprimento de onda;
50 m
2.2 – o número de ondas;
0.02 m−1
2.3 – o número de ondas angular;
0.126 m−1
2.4 – a frequência angular.
62.8 Hz
2.5 – Escreva a expressão para o deslocamento desta onda.
0.02 cos(0.126x−62.8t)
3– O espectro de uma onda periódica contém as seguintes frequências: 12 Hz, 24 Hz, 48 Hz e 96 Hz.
Quais os harmónicos intermédios que faltam?
36;48;60;72;84 Hz
4– Uma corda, de 75 cm, presa nas duas extremidades, está a vibrar no modo fundamental, com
uma frequência de 350 Hz.
4.1 – Determine:
4.1.1 – o comprimento de onda da vibração da corda;
4.1.2 – a velocidade de propagação da onda na corda.
525 m s−1
4.2 – A corda ao vibrar faz com que as partículas do ar vibrem com a mesma frequência, dando
origem a uma onda sonora. Considere que a velocidade de propagação do som no ar é de
340 m s−1 . Determine o comprimento de onda da onda sonora emitida.
0.97 m
1.5 m
4.3 – Admita que a corda foi encurtada para 40 cm, mantendo-se a velocidade de propagação da
onda na corda. Determine, para o harmónico fundamental:
4.3.1 – o comprimento de onda da vibração da corda;
4.3.2 – a frequência de vibração da corda.
1
0.8 m
656 Hz
5– Considere a velocidade de propagação do som no ar igual a 340 m s−1 . Considere uma onda de
comprimento de onda igual a 2 m.
Determine a respetiva frequência.
170 Hz
6– Considere uma onda sonora, de frequência 450 Hz, que se propaga no ar com velocidade de
340 m s−1 .
6.1 – Determine o respetivo comprimento de onda.
0.76 m
6.2 – Considere uma onda com a mesma frequência, mas que se propaga na água, onde a velocidade do som é de 1500 m s−1 .
Determine o respetivo comprimento de onda.
3.33 m
7– Considere uma onda sonora, de nível de intensidade 70 dB.
7.1 – Determine a intensidade da onda.
10−5 W m−2
7.2 – Se somar, construtivamente, duas ondas com esta intensidade, qual o nível de intensidade
resultante?
73 dB
7.3 – Determine o número de ondas que seria necessário adicionar para atingir 80 dB.
10
8– Considere uma onda sonora, de nível de intensidade 90 dB, que se propaga no ar com velocidade
340 m s−1 . Considere a densidade do ar igual a 1.29 kg m−3 .
Determine:
8.1 – a intensidade da onda;
10−3 W m−2
8.2 – a amplitude da onda de pressão;
0.94 Pa
8.3 – a velocidade máxima de deslocamento das partículas do ar, devido à onda sonora.
0.21 cm/s
8.4 – Repita o exercício para uma onda sonora de nível de intensidade 120 dB.
1 W m−2 ; 29.6 Pa; 6.7 cm/s
9– O som mais agudo é aquele que tem:
a) maior intensidade.
b) menor intensidade.
c) maior frequência.
d) menor frequência.
e) maior velocidade de propagação.
10– Um rapaz e uma rapariga estão em lados opostos de uma pequena lagoa de águas tranquilas.
O rapaz, querendo comunicar com a rapariga, coloca dentro de um frasco plástico um bilhete
e fecha o frasco. De seguida coloca o frasco na água e dá-lhe um piparote, comunicando ao
frasco uma pequena velocidade inicial. Enquanto durou a travessia da lagoa pelo frasco, o rapaz
pratica movimentos periódicos sobre a água, produzindo ondas que se propagam, pretendendo
com estes gestos aumentar a velocidade do frasco em direção à rapariga. Relativamente a este
facto podemos afirmar que:
2
a) Se o rapaz produzir ondas de grande amplitude, a garrafa chega à outra margem mais rapidamente.
b) Quanto maior for a frequência das ondas, menor será o tempo de percurso até à outra margem.
c) A velocidade da garrafa não varia, porque o que se transporta é a perturbação e não o meio.
d) Quanto menor o comprimento de onda, maior será o aumento da velocidade da garrafa.
11– Porque é que o eco é menos intenso que o som original?
12– As ondas sonoras são amortecidas à medida que se propagam no ar. O amortecimento das ondas
sonoras é caraterizado por uma variação:
a) da frequência da onda.
b) da amplitude da onda.
c) da velocidade de propagação da onda.
d) do comprimento de onda.
13– Num festival de música, um altifalante, de área 0.4 m2 , emite som, apenas para o hemisfério
frontal, com nível de intensidade de 120 dB.
A que distância do altifalante é necessário estar para que o nível de intensidade sonora desça
para 90 dB?
14– Considere o aparelho vocal humano.
14.1 – Explique o funcionamento das cordas vocais.
14.2 – Explique a função do conjunto faringe + cavidade oral + cavidade nasal. Faça uma
analogia com um tubo fechado numa das extremidades.
15– Considere um aparelho de ecografias.
15.1 – Porque é que são usadas ondas ultra-sonoras?
15.2 – Qual a função do gel colocado sobre a pele, e onde assenta o emissor de ultra-sons?
15.3 – Explique a formação de imagens pelo ecógrafo.
3
8m