Questão 05 - Uma fonte sonora gera uma onda com frequência constante
. Esta onda se propaga através de três meios distintos: uma barra longa de Alumínio, um tanque contendo Etanol e no Ar atmosférico a
.
Dados:
- Alumínio: Módulo de Young
; Densidade
- Etanol: Módulo de Compressibilidade Volumétrica
; Densidade
-
: Razão dos calores específicos
; Constante universal dos gases
; Massa Molar Média
; Temperatura
.
Calcule e responda:
[ 0,5 P] a) A velocidade do som na barra de Alumínio, no Etanol e no Ar a
.
[0,5 P] b) O comprimento de onda da onda sonora de 1000 Hz em cada um dos três meios.
[0,5 P] c) Explique o que é uma onda sonora em relação a sua natureza e direção de oscilação e o que está fisicamente oscilando ou sendo perturbado à medida que a onda se propaga através de um meio como o ar.
[ 0,5 P] a) A velocidade do som na barra de Alumínio, no Etanol e no Ar a
[0,5 P] b) O comprimento de onda da onda sonora de 1000 Hz em cada um dos três meios.
[0,5 P] c) Explique o que é uma onda sonora em relação a sua natureza e direção de oscilação e o que está fisicamente oscilando ou sendo perturbado à medida que a onda se propaga através de um meio como o ar.
Passo 1
O enunciado pede a velocidade do som e o comprimento de onda em três meios (alumínio, etanol e ar a
C) para uma frequência fixa de
Hz. Para isso usamos as fórmulas:
– em sólido longitudinal:
– em sólido longitudinal:
– em líquido (compressível):
– em gás ideal:
– comprimento de onda:
.
Passo 2
Velocidade no alumínio usando
:
Passo 3
Velocidade no etanol usando
:
Passo 4
Velocidade no ar a
C usando
:
Passo 5
Comprimentos de onda com
e
Hz:
Passo 6
A onda sonora é uma onda mecânica longitudinal: as oscilações das partículas do meio ocorrem na mesma direção da propagação, gerando regiões alternadas de compressão e rarefação. No ar, por exemplo, as moléculas oscilam para frente e para trás; isso perturba localmente a pressão e a densidade, e essas perturbações viajam como som sem deslocar o ar globalmente.
Resposta
a)
b)
c) Uma onda sonora é uma onda mecânica longitudinal na qual as oscilações de pressão e densidade do meio ocorrem paralelas à direção de propagação; fisicamente, o que pulsa são as partículas do meio (por exemplo, moléculas de ar), alternando regiões de compressão e rarefação que transferem energia sonora sem transporte macroscópico de matéria.
b)
c) Uma onda sonora é uma onda mecânica longitudinal na qual as oscilações de pressão e densidade do meio ocorrem paralelas à direção de propagação; fisicamente, o que pulsa são as partículas do meio (por exemplo, moléculas de ar), alternando regiões de compressão e rarefação que transferem energia sonora sem transporte macroscópico de matéria.