C. Certo ou errado: se a afirmação for correta, explique a razão; se for falsa, dê um contra-exemplo.
- As ondas sonoras no ar são ondas transversais de compressão e rarefação.
- A velocidade do som a
é o dobro da velocidade a
.
- Um som de 60 dB tem o dobro da intensidade de um outro de 30 dB.
- As ondas de duas fontes coerentes, que estão em fase, interferem construtivamente em todos os pontos do espaço.
- Duas fontes de ondas que estão fora de fase em
são incoerentes.
- As figuras de interferência só são observadas com fontes coerentes.
- A frequência de batimento entre duas ondas sonoras de frequências quase iguais é igual à diferença entre as frequências das ondas sonoras individuais.
- A frequência de quinto harmônico é igual a 5 vezes a frequência do modo fundamental.
- Num tubo que está aberto numa extremidade e fechado na outra, o som produzido não tem os harmônicos pares excitados.
- 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
é o dobro da velocidade a
.
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 20 = 343 , m/s $. A
, $ v = 331 + 0.6 \times 5 = 334 , m/s $. Portanto, a velocidade do som a
não é o dobro da velocidade a
.
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
são incoerentes.
Resposta: Errado. Duas fontes que estão fora de fase em
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
, 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
- Errado. Ondas sonoras no ar são longitudinais.
- Errado. A velocidade do som não dobra com o aumento de temperatura de 5°C para 20°C.
- Errado. 60 dB tem 1000 vezes a intensidade de 30 dB.
- Errado. Interferência construtiva ocorre apenas em certos pontos.
- Errado. Estar fora de fase não significa que são incoerentes.
- Correto. Figuras de interferência requerem fontes coerentes.
- Correto. Frequência de batimento é a diferença das frequências individuais.
- Correto. 5º harmônico é 5 vezes a frequência fundamental.
- Correto. Tubos abertos em uma extremidade não excitam harmônicos pares.
- Errado. Depende também do movimento do meio de propagação.