Lista de Exercícios Resolvidos de Intensidade de uma Onda Sonora
Uma fonte pontual de emite ondas sonoras isotropicamente. Supondo que a energia da onda é conservada, determine a intensidade (a) a e (b) a da fonte.
Ver solução completaNa figura abaixo, duas fontes sonoras e , separadas por uma distância , estão em fase e emitem ondas isotropicamente com potências e , respectivamente. Um ouvinte se encontra a uma distância da fonte , como mostra a figura. Considere a velocidade do som no ar igual a .
Calcule as intensidade e os níveis sonoros detectados pelo ouvinte , devidos a cada uma das fontes e , separadamente.
Ver solução completaO nível sonoro de uma certa fonte sonora é aumentado em . Por que fator é multiplicada (a) a intensidade do som e (b) a amplitude da pressão do ar?
Ver solução completaA diferença entre os níveis sonoros de dois sons é . Qual é a razão entre a intensidade maior e a intensidade menor?
Ver solução completaDurante uma aula, um professor emite um som com uma potência sonora de . Dado que o limiar de audibilidade corresponde a e admitindo que o som se distribua uniformemente em todas as direções:
- Calcule o nível sonoro (em ) que um aluno situado a de distância do professor detecta.
- Qual a distância entre o professor e o aluno, a partir da qual, se o aluno se afastar, ele certamente não ouvirá a voz do professor.
- Explique o que aconteceria com o valor encontrado no item a) se a frequência da voz do professor duplicasse, mantendo-se a mesma amplitude na posição do aluno. Seja esse novo nível sonoro. Calcule a diferença entre os níveis sonoros.
II-A uma distância de de uma fonte sonora, o nível de um som é de .
c) Determine a que distância a fonte deve estar para que o nível do som caia para .
Ver solução completaDuas fontes sonoras ( e), quando ligadas, emitem isotropicamente sons de frequência de no ar. A potência acústica emitida por é igual a Considere um ponto a de e a de .(velocidade do som no ar é igual a ).
- A fonte , atuando sozinha, produz em um som de mesma intensidade que a fonte (também atuando sozinha). Calcule a potência acústica de
- Encontre a diferença de fase das duas ondas que chegam em ( deixei em função de . Diga, justificando, se ocorre interferência construtiva ou destrutiva.
- Encontre a amplitude dos deslocamentos da onda resultante no ponto.
- Considere agora que a frequência do som emitido pelas fontes seja . Diga, justificando, que interferência irá ocorrer.
- Calcule, na situação do item d), a razão entre a intensidade do som em quando e estão ligadas e a intensidade em quando apenas uma fonte está ligada.
II-Considere agora a onda sonora de produzida pelo violino com potência média de ). (Suponha que o som seja emitido isotropicamente).
Dados:
- Calcule o comprimento de onda, a intensidade e o nível sonoro da onda sonora na posição de um ouvinte a 10 m de distância do violino.
- Escreva a função , que descreve o deslocamento doselementos de ar na posição desse ouvinte.
Um jato voando a uma altitude de 100 m produz, no solo, um ruído com nível sonoro de 100 dB.Vamos supor que a fonte sonora é uma fonte pontual e isotrópica. Lembre-se que o limite inferior da faixa de audição humana é 10-12 W/m2.
(a) Calcule a potência (em W = J/s) do som produzido pelo jato. Deixe sua resposta em função de .
(b) Qual é a menor altitude que esse jato deve voar para que o ruído no solo não ultrapasse 120 dB, o limiar da dor?
Ver solução completaDurante uma aula, um professor emite um som com uma potência sonora de . Dado que o limiar de audibilidade corresponde a e admitindo que o som se distribua uniformemente em todas as direções:
- Calcule o nível sonoro (em ) que um aluno situado a de distância do professor detecta.
- Qual a distância entre o professor e aluno, a partir da qual, se o aluno se afastar, ele certamente não ouvirá a voz do professor.
- Explique o que aconteceria com o valor encontrado no item a) se a amplitude da voz do professor aumentasse um fator . Seja esse novo nível sonoro. Calcule a diferença entre os níveis sonoros.
Um microfone é colocado no meio da linha que une dois alto-falantes de que podem ser considerados fontes pontuais isotrópicas. Os dois alto-falantes estão separados de uma distância de e emitem uma onda sonora em fase numa frequência de . Despreze as ondas sonoras refletidas na montagem. Dados:
- Calcule o nível sonoro em medido pelo microfone se apenas um alto-falante estiver ligado.
- Calcule a intensidade do som em se os dois alto-falantes estiverem ligados.
- Qual a menor distância que podemos mover o microfone ao longo da linha que une os alto-falantes de modo que a intensidade sonora detectada se torne mínima.
Durante uma aula, um professor emite um som com uma potência sonora de . Dado que o limiar de audibilidade corresponde a e admitindo que o som se distribua uniformemente em todas as direções:
- Calcule o nível sonoro (em ) que um aluno situado a de distância do professor detecta.
- Qual a distância entre o professor e aluno, a partir da qual, se o aluno se afastar, ele certamente não ouvirá a voz do professor.
- Explique o que aconteceria com o valor encontrado no item a) se a amplitude da voz do professor aumentasse um fator . Seja esse novo nível sonoro. Calcule a diferença entre os níveis sonoros.
Durante uma aula, um professor emite um som com uma potência sonora de . Dado que o limiar de audibilidade corresponde a e admitindo que o som se distribua uniformemente em todas as direções:
- Calcule o nível sonoro (em ) que um aluno situado a de distância do professor detecta.
- Qual a distância entre o professor e o aluno, a partir da qual, se o aluno se afastar, ele certamente não ouvirá a voz do professor.
- Explique o que aconteceria com o valor encontrado no item a) se a frequência da voz do professor duplicasse, mantendo-se a mesma amplitude na posição do aluno. Seja esse novo nível sonoro. Calcule a diferença entre os níveis sonoros.
Um observador A está a 3,0 m de uma lâmpada e um outro observador B está a 12,0 m da mesma lâmpada. Assuma que a luz emitida pela lâmpada se espalha uniformemente e que não sofre nenhuma reflexão ou absorção apreciável. Se o observador B vê a luz com intensidade I , a intensidade observada por A vale
Um médico louco acredita que a calvície pode ser curada esquentando-se o couro cabeludo com ondas sonoras. Seus pacientes sentam-se embaixo de alto-falantes , onde suas cabeças são “banhadas” por 93 dB de ondas sonoras com frequência de 800 Hz. Suponha que uma cabeça calva possa ser considerada um semi-hemisfério de 16 cm de diâmetro. Se uma quantidade de energia sonora de 0,10 J fosse uma dose apropriada para uma seção de terapia, quanto tempo deveria durar uma seção?
- 42min
- 30min
- 15min
- 12min
- 21min
Qual das seguintes alternativas é verdadeira?:
- A intensidade do som não pode ser negativa, mas o nível de intensidade (em dB) pode ser..
- Tanto o nível de intensidade (em dB) quanto a intensidade do som não podem ser negativos..
- O nível do som (em dB) obedece a uma lei do inverso do quadrado da distância, mas a intensidade do som [em energia/(área x tempo)] não
- Tanto o nível de intensidade (em dB) quanto a intensidade [em energia/(área x tempo)] obedecem a lei do inverso do quadrado das distâncias.
- Tanto o nível de intensidade em dB quanto a intensidade [em energia/(área x tempo)] do som podem ser negativos.
Um certo bebê chorando emite som com uma intensidade de . Qual é o nível de intensidade devido a um conjunto de cinco bebês, todos chorando com a mesma intensidade e a mesma distância de você? Você pode negligenciar qualquer absorção, reflexão, ou interferência do som. A menor intensidade detectável é
- 79 dB
- 56 dB
Na figura ao lado, são mostradas três instantes de tempos diferentes ( ) da função que descreve uma onda harmônica propagando-se em uma corda no sentido negativo de
Com base nas informações do gráfico:
- Calcule o comprimento de onda, o período e a velocidade da onda ( Justifique).
- Se a tensão na corda é , calcule a densidade linear de massa da corda.
- Escreva a expressão para o perfil da onda
- Calcule a velocidade e a aceleração transversais máximas de um elemento da corda.
- Calcule a intensidade (ou seja, a potência média) da onda na corda.
Um fogo de artifício é detonado muitos metros acima do solo. A uma distância da detonação, o nível de intensidade sonora medida por uma pessoa vale em decibéis. Outra pessoa, a uma distância da detonação, mede um nível de intensidade sonora em decibéis. Supondo que o som se propague isotropicamente, a diferença é igual a:
Um espectador se encontra a de uma fonte sonora que produz ondas com frequência de e potência de .
a) Determine o nível sonoro percebido pelo espectador e localize (assinale) na figura abaixo o ponto correspondente à onda sonora produzida.
(b) Determine a potência da onda sonora recebida pelo espectador. Considere que o tímpano possui uma área de .
(c) Neste caso, qual a amplitude de vibração dos elementos do meio?
Dados: limiar de audibilidade:
Densidade do ar: .
Ver solução completaNa primeira fileira de um show de rock você escutaria a música ser tocada com . O máximo nível de intensidade que um celular emite é . Quantos celulares (no volume máximo) você iria precisar para escutar música no mesmo volume que seria o show de rock?
a) .
b) .
c) .
d) .
e) .
f) .
g) nenhuma das respostas indicadas.
Ver solução completaNum estádio de futebol com capacidade para torcedores lotado o microfone de uma emissora de rádio capta um som de de nível de intensidade quando um dos times faz um gol. Supondo que metade dos presentes torcem por este time, o nível de intensidade produzido por cada torcedor ao festejar o gol vale, em média:
(a)
(b)
(c)
(d)
Ver solução completaUma pessoa está a uma certa distância de uma fonte sonora que emite ondas isotropicamente. Nesta situação inicial, o indivíduo escuta o som emitido pela fonte com intensidade e um nível sonoro . Em um determinado instante ele se aproxima da fonte, ficando agora a uma distância e fazendo com que seja dez vezes maior que , e o nível sonoro seja . Assinale a alternativa que representa a razão / e a diferenc¸a em , respectivamente.
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b) Uma fonte puntiforme produz uma onda sonora esfericamente simétrica com uma potência de .Quanto valem a intensidade e o nível sonoro a uma distância de da fonte? Considere
Ver solução completaO nível de ruído (volume) de som a 4,0 m de uma grande serra elétrica é de 100 dB. A que distância o volume do som será de 80 dB ?
a) 400 m
b) 40 m
c) 5,0 m
d) 3,2 m
e) 0,4 m
Ver solução completaUma fonte sonora emite uma onda esférica de modo que um pequeno detector, situado a uma distância da fonte, mede uma intensidade sonora de . Nessa posição, a amplitude da onda de pressão sonora é . Para uma distância do centro de emissão, esse mesmo detector mede uma intensidade e amplitude de pressão , respectivamente iguais a
(a) .
(b) .
(c) .
(d .
(e) .
Ver solução completaUm estudante de física II foi assistir ao show do Guns and Roses no Rock in Rio. Ele estava se sentindo desconfortável com o barulho e usando um medidor de decibéis, verificou que o nível de intensidade do som atingia o limiar de sensação dolorosa de 120 db a uma distância d1 = 2 m do palco. Com o objetivo de aliviar o desconforto auditivo, o aluno resolveu se afastar a uma distância d2 do palco, até reduzir o nível de intensidade para 100 db. Sabendo que o limiar de audibilidade é , qual deveria ser a distância d2 do aluno em relação ao palco?
(a) d2 = 12 m
(b) d2 = 3 m
(c) d2 = 6 m
(d) Nenhuma da alternativas.
(e) d2 = 10 m
(f) d2 = 20 m
Ver solução completaAndré está localizado a de uma britadeira. O nível de som que Ana ouve é abaixo do nível de som que André escuta. Qual a distância de Ana à britadeira?
Se a intensidade sonora em um ponto está abaixo da intensidade sonora em ponto situado a de uma fonte puntiforme. A distância entre o ponto e a fonte é:
De acordo com a legislação brasileira, a intensidade sonora máxima permitida em um turno de 4 horas é . Em uma certa fábrica, 32 máquinas iguais produzem uma intensidade sonora de . Quantas máquinas precisam ser desligadas para que a fábrica esteja de acordo com a legislação?
- 8;
- 12;
- 2;
- 16;
- 24;
Dez trompetistas estão tocando a mesma nota musical com intensidades sonoras iguais. A intensidade sonora medida por um ouvinte na plateia é de 40 decibéis. Suponha que o ouvinte esteja a uma distância grande dos trompetistas, de forma que a diferença de posição entre eles possa ser desprezada. Se nove deles pararem de tocar, a nova intensidade sonora medida será de:
- 20 decibéis.
- 40 decibéis.
- 30 decibéis.
- 10 decibéis.
- 4 decibéis.
Um alto-falante, posicionado sobre um poste alto, emite ondas sonoras igualmente em todas as direções. Se a potência do som na saída do alto-falante é , a que distância dele o nível de intensidade é de ?
- 5 m
- 10 m
- 15 m
- 20 m
- 30 m
Uma certa onda transversal com amplitude e frequência transfere energia em uma corda a uma taxa média . Se a amplitude e a frequência são dobradas, a nova onda transferirá energia a uma taxa média de:
Uma corda de densidade linear de massa m = 50 g cm1 é esticada sob uma tensão de 720 N. A corda tem de comprimento e, em uma das extremidades, introduzem-se oscilações de frequência com amplitude . Depois de quanto tempo após o início das oscilações, a frente de onda atinge a outra extremidade da corda?
- 3 s
- 30 s
- 0,3 s
- 0,25 s
- 2,5 s
A intensidade sonora do som a de uma sirene de alerta contra tornados é . A intensidade mais fraca que será ouvida acima do ruído de fundo é . Estime a distância máxima, em quilômetros, a na qual a sirene pode ser ouvida.
A)
B)
C)
D)
E)
Ver solução completaNa figura abaixo, duas fontes sonoras e , separadas por uma distância , estão em fase e emitem ondas isotropicamente com potências e , respectivamente. Um ouvinte se encontra a uma distância da fonte , como mostra a figura. Considere a velocidade do som no ar igual a .
Calcule as intensidade e os níveis sonoros detectados pelo ouvinte , devidos a cada uma das fontes e , separadamente.
Com ambas as fontes ligadas, encontre a mais baixa frequência audível (ou seja, no intervalo de a ) para a qual a intensidade é mínima na posição do ouvinte.
Com ambas as fontes ligadas, encontre a mais baixa frequência audível para a qual a intensidade é máxima na posição do ouvinte.
Ver solução completa5 - Um alto-falante num show de música ao ar livre, posicionado no alto do palco, emite ondas sonoras em todas as direções. Se a intensidade sonora a de distância é qual é aproximadamente a potência de saída no alto-falante?
Um sistema consiste de duas fontes emitindo, em fase, som com a mesma frequência angular dada por . A primeira fonte encontra-se a uma distância do observador, emite com potencia , e chega na posição do observador com amplitude . A fonte se encontra à distância do observador com a potencia vezes maior do que a primeira fonte. Considere que .
Calcule a razão entre as amplitudes e das ondas e, ao chegarem separadamente ao observador.
Calcule a diferença de fase entre as ondas na posição do observador e diga qual o tipo de interferência observado.
Ver solução completaSeja uma onda sonora harmônica, com frequência igual a e intensidade . A velocidade do som no ar é e a densidade do ar é .Dado:
- Calcule o nível sonoro, a amplitude do deslocamento e o valor máximo da variação de pressão.
- Para essa onda se propagando na direção horizontal, no sentido negativo do eixo x, escreva a função que descreve a onda de deslocamento , especificando todos os valores numéricos, dado que em a camada de ar em está deslocada por , e se movimentando com a velocidade positiva.
A intensidade de uma onda sonora é 100 vezes a intensidade de outra onda sonora . Com relação ao nível de intensidade, o da onda A em comparação com o da onda B é:
- maior.
- maior.
- maior.
- maior.
- maior.
O nível da intensidade sonora a de um alto-falante é (decibéis). Assumindo que a onda produzida pelo alto-falante se propague na forma de onda esférica, a que distância do alto-falante o nível da intensidade cai para ?
Ver solução completaDuas fontes pontuais, , estão localizados sobre o eixo à mesma distância da origem do sistema de coordenadas(ver figura). As fontes emitem ondas sonoras cujos deslocamentos são dados por:
é uma constante, são as distâncias de e ao ponto de observação, respectivamente, são medidos em metros e é medido em segundos.
Efetuando-se medidas de nível sonoro sobre pontos localizados sobre o semicírculo mostrado na figura, com centro na origem e raio observou-se que a intensidade é nula em , aumenta até atingir um valor máximo em e volta a ser nulo em
- Obtenha o número de onda e o comprimento de onda.
- Obtenha o valor da constante de fase, da onda emitida pela fonte
- Obtenha a distância entre as duas fontes.
- Sabendo que a potência sonora emitida por cada fonte é igual a , calcule a intensidade e o nível sonoro(em no ponto caso apenas uma das fontes esteja emitindo. Considere
- Calcule a intensidade e o nível sonoro em no caso em que as duas fontes estão emitindo simultaneamente.
Dados:
Ver solução completa. Uma fonte sonora pontual emite uma onda esférica que se propaga isotropicamente no ambiente onde existe um detector posicionado a uma distância da fonte. A área desse sensor é de e a potência da fonte é de . Qual a potência no detector?
.
.
.
.
.
Ver solução completaO limiar de audibilidade de uma onda sonora para uma frequência é dado por e o limiar de sensação dolorosa para a mesma frequência é , onde é a intensidade da onda sonora. Suponha que um alto-falante produza uma onda sonora de de potência com frequência . E que esta onda se propaga de forma esférica e uniforme em todas as direções. Logo, se uma pessoa quer ouvir o alto-falante sem ter sensação de dor deverá estar localizada a qual distância com relação à fonte:
entre e 2.
entre e .
entre e 1000.
entre e 100.
Ver solução completaDois alto-falantes que emitem som com a mesma frequência, , são colocados ao longo de uma parede e separados por uma distância de 3,00 m. Uma pessoa está de pé a da parede, equidistante dos alto-falantes. Nesta situação ela não ouve som algum. Em seguida a pessoa caminha paralela à parede, ou seja, fica na mesma direção de um dos alto-falantes. Qual a intensidade do som que ela ouve nesta nova localização? Considere a intensidade de um único alto-falante e a velocidade do som no ar igual a .
- 0
Dois alunos estão conversando em voz baixa em uma biblioteca. A potência do som que deixa a boca de um deles e se espalha uniformemente em todas as direções é 1,2x10-9 W. A que distância (aproximadamente) os alunos devem estar da bibliotecária para que ela mal consiga ouvi-los? O limiar de audição da bibliotecária é 1,0x10-12 W/m2.
a) 9,8 m;
b) 16 m;
c) 23 m;
d) 35 m;
e) 100 m;
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