As ondas ultra-sônicas têm muitas aplicações tecnológicas e médicas, pelo fato de altas intensidadespoderem ser usadas sem dano ao ouvido. Considere uma onda de ultra-som com intensidade de 10 W /cm². Calcule:a. o nível de intensidade dessa onda;b. a energia transmitida numa superfície de 1 cm² em 1 min;c. a amplitude de pressão dessa onda no ar;d. a intensidade na água de uma onda ultra-sônica com amplitude de pressão encontrada em c.São dados: ρ a r = 1,2 kg/m³, ρ á g u a = 10³ kg/m³, v a r = 343 m/s a 20°C e v á g u a = 1 500 m/s

Passo 1

a. Se I = 10W/cm² = 10 W 10 - 4 m 2 = 10 5 W m 2 ; I O = 10 - 12 W / m 2

Usando que β = 10 log ⁡ I I o =   > β = 170 d B

b. Sabendo que   I = E S . ∆ t , usando os dados do enunciado:

E = 10 W 10 - 4 m ² ⋅ 10 - 4 m 2 ⋅ 60 s = > E = 600 J

Passo 2

c. Da teoria temos que: I = P o 2 2 ρ V   , onde I = 10W/cm² , v = v A r   e   ρ = ρ a r

10 W 10 - 4 m 2 = P o 2 2 ⋅ 1,2 k g m 3 ⋅ 343 m s = > P o = 9073,04   N / m 2

Passo 3

d. I a g u a = P o 2 2 ⋅ ρ a g u a . v a g u a = 9 ⋅ 10 3 N m 2 2 ⋅ 10 3 k g m 3 ⋅ 1500 m / s =   > I a g u a = 27 W / m 2

Resposta

a. β = 170 d B

b. E = 600 J

c. P o = 9073,04 N m 2

d. I a g u a = 27 W / m 2

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