Explique o som audível produzido ao passar o dedo úmido pela boca de um cálice de vinho.

Passo 1

Resumo do que o enunciado pede: explicar o som que aparece quando você passa o dedo úmido na borda de um cálice de vinho.
Conteúdo da matéria: acústica e vibrações de corpos elásticos, além de atrito (efeito “stick-slip”).
O que vamos precisar:
  1. Noções de atrito e do fenômeno de “grudar/escorregar” (stick-slip).
  2. Conceito de ressonância e frequência natural de vibração de um corpo elástico.
  3. Como vibrações do cálice geram ondas sonoras audíveis.

Passo 2

Primeiro, atrito “stick-slip”.
– Quando o dedo úmido encosta na borda do cálice, a água age como lubrificante controlado.
– O atrito entre dedo e vidro varia: em certos momentos o dedo “gruda” (stick) até acumular energia elástica, depois “escorrega” (slip) repentinamente.
– Esse ciclo grudar/escorregar repete muitas vezes por segundo, aplicando uma força periódica à borda do cálice.
Em termos simples, a força de atrito é
Frm atrito = mu,N
onde μ oscila entre valores maiores (stick) e menores (slip) e N é a força normal do dedo contra o vidro.

Passo 3

Segundo, ressonância do cálice.
– Um cálice de vidro é um corpo elástico que vibra em modos próprios, com determinadas frequências naturais, f0 approx 12piraizkrm vidromrm efetiva .
– O modo principal tende a ser o da borda, que vibra como um anel.
– Simplificando, a frequência natural desse modo pode ser aproximada por
onde é a “rigidez” do anel de vidro e sua massa associada ao modo de vibração.
– Se a força aplicada (do stick-slip) tem componentes próximas a , o cálice entra em ressonância e a amplitude de vibração cresce.

Passo 4

Como tudo se encaixa?
  1. O stick-slip gera uma força oscilante com uma frequência que depende da velocidade do dedo e do coeficiente de atrito.
  2. Quando essa frequência coincide (ou fica próxima) da frequência natural do cálice, a ressonância amplifica a vibração do vidro.
  3. Quanto maior a regularidade do stick-slip, mais pura e constante fica a nota que você escuta.

Passo 5

Geração do som:
– A borda vibrante desloca o ar ao redor, criando ondas de pressão que se propagam como som.
– Nosso ouvido capta essas ondas numa faixa que vai de cerca de 20 Hz a 20 kHz. A frequência do cálice costuma estar ali dentro (por exemplo, 400–800 Hz).
– Assim, o som que você ouve é a onda sonora correspondente à vibração ressonante do cálice.

Resposta

O som audível surge porque o atrito “gruda/escorrega” do dedo úmido aplica uma força periódica na borda do cálice, essa força oscila perto da frequência natural de vibração do vidro e, por ressonância, faz o cálice vibrar fortemente, emitindo ondas sonoras na faixa audível.

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