C. Certo ou errado: se a afirmação for correta, explique a razão; se for falsa, dê um contra-exemplo.
  1. As ondas sonoras no ar são ondas transversais de compressão e rarefação.
  2. A velocidade do som a 20^circ C é o dobro da velocidade a 5^circ C.
  3. Um som de 60 dB tem o dobro da intensidade de um outro de 30 dB.
  4. As ondas de duas fontes coerentes, que estão em fase, interferem construtivamente em todos os pontos do espaço.
  5. Duas fontes de ondas que estão fora de fase em 180^circ são incoerentes.
  6. As figuras de interferência só são observadas com fontes coerentes.
  7. A frequência de batimento entre duas ondas sonoras de frequências quase iguais é igual à diferença entre as frequências das ondas sonoras individuais.
  8. A frequência de quinto harmônico é igual a 5 vezes a frequência do modo fundamental.
  9. Num tubo que está aberto numa extremidade e fechado na outra, o som produzido não tem os harmônicos pares excitados.
  10. O deslocamento Doppler nas ondas sonoras depende somente do movimento relativo entre a fonte e o receptor.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício juntos! A gente tem aqui 10 afirmações sobre ondas sonoras e interferência. A matéria envolve conceitos de ondas transversais e longitudinais, velocidade do som, intensidade sonora, interferência construtiva e destrutiva, harmônicos, e efeito Doppler. Para resolver, vamos precisar entender bem esses conceitos e aplicar exemplos ou contra-exemplos quando necessário.

Passo 2

Afirmação 1: As ondas sonoras no ar são ondas transversais de compressão e rarefação.
Resposta: Errado. As ondas sonoras no ar são ondas longitudinais, não transversais. Isso significa que as partículas do ar vibram na mesma direção em que a onda se propaga, causando regiões de compressão (partículas próximas) e rarefação (partículas afastadas). Ondas transversais, como as ondas na água ou nas cordas, têm as partículas vibrando perpendicularmente à direção da propagação.

Passo 3

Afirmação 2: A velocidade do som a 20^circ C é o dobro da velocidade a 5^circ C.
Resposta: Errado. A velocidade do som no ar aumenta com a temperatura, mas não de forma linear. A fórmula para a velocidade do som no ar é aproximadamente $ v = 331 + 0.6 \times T $, onde $ T $ é a temperatura em graus Celsius. A v = 331 + 0.6 times T , $ v = 331 + 0.6 \times 20 = 343 , m/s $. A T , $ v = 331 + 0.6 \times 5 = 334 , m/s $. Portanto, a velocidade do som a 20^circ C não é o dobro da velocidade a v = 331 + 0.6 times 20 = 343 , m/s .

Passo 4

Afirmação 3: Um som de 60 dB tem o dobro da intensidade de um outro de 30 dB.
Resposta: Errado. A escala de decibéis (dB) é logarítmica. Cada aumento de 10 dB corresponde a um aumento de 10 vezes na intensidade. Portanto, 30 dB corresponde a uma intensidade $ I $, e 60 dB corresponde a $ 10^{(60-30)/10} = 10^3 = 1000 $ vezes a intensidade de 30 dB, não o dobro.

Passo 5

Afirmação 4: As ondas de duas fontes coerentes, que estão em fase, interferem construtivamente em todos os pontos do espaço.
Resposta: Errado. Mesmo que duas fontes sejam coerentes e estejam em fase, a interferência construtiva ocorre apenas em certos pontos onde as ondas se encontram reforçadas. Em outros pontos, podem ocorrer interferências destrutivas. Portanto, a interferência construtiva não acontece em todos os pontos do espaço.

Passo 6

Afirmação 5: Duas fontes de ondas que estão fora de fase em 180^circ são incoerentes.
Resposta: Errado. Duas fontes que estão fora de fase em 180^circ ainda podem ser coerentes, desde que tenham a mesma frequência e uma fase definida entre elas. A incoerência ocorre quando não há uma relação de fase constante entre as fontes. Estar fora de fase apenas significa que estão desencontradas em 180^circ, mas isso não necessariamente as torna incoerentes.

Passo 7

Afirmação 6: As figuras de interferência só são observadas com fontes coerentes.
Resposta: Correto. Para observar padrões de interferência definidos (como franjas de interferência), é necessário que as fontes sejam coerentes, ou seja, tenham a mesma frequência e uma relação de fase constante. Fontes incoerentes produzem interferências aleatórias que não formam padrões estáveis.

Passo 8

Afirmação 7: A frequência de batimento entre duas ondas sonoras de frequências quase iguais é igual à diferença entre as frequências das ondas sonoras individuais.
Resposta: Correto. O fenômeno do batimento ocorre quando duas ondas sonoras com frequências próximas se combinam, produzindo uma onda resultante cuja amplitude varia com o tempo. A frequência de batimento é exatamente a diferença entre as frequências das duas ondas originais.

Passo 9

Afirmação 8: A frequência de quinto harmônico é igual a 5 vezes a frequência do modo fundamental.
Resposta: Correto. Em séries harmônicas, cada harmônico é um múltiplo inteiro da frequência fundamental (modo fundamental). Portanto, o quinto harmônico tem uma frequência igual a $5 \times $ a frequência do modo fundamental.

Passo 10

Afirmação 9: Num tubo que está aberto numa extremidade e fechado na outra, o som produzido não tem os harmônicos pares excitados.
Resposta: Correto. Em tubos abertos em uma extremidade e fechados na outra, apenas harmônicos ímpares são excitaçãoados. Isso ocorre porque as condições de contorno impõem nós na extremidade fechada e antínodos na aberta, permitindo apenas frequências ímpares múltiplas da frequência fundamental.

Passo 11

Afirmação 10: O deslocamento Doppler nas ondas sonoras depende somente do movimento relativo entre a fonte e o receptor.
Resposta: Errado. O deslocamento Doppler depende do movimento relativo entre a fonte e o receptor e do meio em que as ondas se propagam. Por exemplo, se o meio está em movimento (como vento), isso também afeta o deslocamento Doppler.

Resposta

  1. Errado. Ondas sonoras no ar são longitudinais.
  2. Errado. A velocidade do som não dobra com o aumento de temperatura de 5°C para 20°C.
  3. Errado. 60 dB tem 1000 vezes a intensidade de 30 dB.
  4. Errado. Interferência construtiva ocorre apenas em certos pontos.
  5. Errado. Estar fora de fase não significa que são incoerentes.
  6. Correto. Figuras de interferência requerem fontes coerentes.
  7. Correto. Frequência de batimento é a diferença das frequências individuais.
  8. Correto. 5º harmônico é 5 vezes a frequência fundamental.
  9. Correto. Tubos abertos em uma extremidade não excitam harmônicos pares.
  10. Errado. Depende também do movimento do meio de propagação.

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