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ESCOLA DE ENSINO FUND. E MÉDIO “TENENTE RÊGO BARROS”

ACÚSTICA 1. Som Em acústica, costuma-se dizer que som é vibração sonora gerada por vibração periódica; já os ruídos não são vibrações periódicas precisas. Som é onda longitudinal através de meios fluidos, compreendendo compressões e rarefações muito rápidas. Nas compressões, a pressão é maior e nas rarefações, menor. Assim, pode-se dizer que som audível no ar é onda mecânica que se propaga de forma longitudinal e tridimensional, com frequência compreendida aproximadamente entre 20 Hz e 20 000 Hz, para o ouvido humano normal. O som se propaga de forma longitudinal nos fluidos e nos sólidos apresenta duplo caráter, longitudinal e transversal.

Infra-som: sons com frequências abaixo de 20 Hz. Não perceptível ao ser humano. Ultra-som: sons com frequências acima de 20000 Hz. Não perceptível ao ser humano.

O som, por ser onda mecânica, necessita de meio material para se propagar, portanto não se propaga no vácuo. Assim, nos meios materiais, a velocidade do som nos sólidos é maior que nos líquidos, que é maior que nos gases.

2. Qualidades fisiológicas do som 2.1. Altura Permite distinguir sons graves (ou baixos) de agudos (ou altos). Essa qualidade fisiológica está associada a frequência. Assim, quanto

maior a frequência, mais alto (ou agudo) e o som, e quanto menor a frequência, mais baixo (ou grave) o som. Observe: – Voz "grossa" de homem (100 Hz a 200 Hz), grave; – Voz "fina" de mulher (200 Hz a 400 Hz), aguda.

2.1.1. Intervalo sonoro (i) Denomina-se intervalo entre dois sons de frequências f2 e f1, sendo f2 ≥ f1 a relação:

Quando i = 1 (isto é, f2 = f1), os sons estão em uníssono; quando i = 2 (isto é, f2 = 2.f1), o intervalo é denominado oitava. Exemplos de outros intervalos:

89

i = (tom maior), 910

i = (tom menor) e

1516

i = (semitom)

2.2. Intensidade Permite distinguir sons fracos (menos intensos) de fortes (mais intensos). Depende da energia de vibração das camadas de ar em contato com o ouvido e, assim, da amplitude de vibração dessas camadas.

DIRETORA: DEUSÉLIA NOQUEIRA PROFESSORES: FÉLIX – IRAN – LEONARDO – POMPEU ALUNO(A): ___________________________________________ Nº_____ SÉRIE: 8a Série TURMA: 8A_ DATA: __/05/2011

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2.2.1. Intensidade auditiva ou nível sonoro (N) A sensibilidade de cada ouvido varia com a frequência do som, ou seja, um ouvido é mais sensível para uma determinada frequência, e menos sensível para outras. A sonoridade é expressa em decibels (dB). Alguns exemplos de nível sonoro, em dB:

O nível sonoro de 120 dB corresponde ao limiar de sensação dolorosa. 2.3. Timbre Qualidade que permite distinguir sons de mesma altura e intensidade, emitidos por fontes sonoras distintas. O timbre está associado aos harmônicos que acompanham o som fundamental (forma da onda).

3. Reflexão do som

ensações distintas (reforço, reverberação e eco).

Ocorre bem em superfícies cuja extensão seja grande em comparação com o comprimento de onda, determinando, por sua vez, novos fenômenos subjetivos conhecidos como reforço, reverberação e eco. Esses fenômenos derivam do fato de que o ouvido humano discerne duas excitações breves e sucessivas, apenas se, o intervalo de tempo que as separa é maior ouigual a 1/10 do segundo (persistência auditiva). Dependendo do intervalo de tempo (Δt) com que esses sons breves (D) e (R) atinge o ouvido, poderemos ter três s

3.1. Reforço

m o uvinte praticamente num mesmo instante.

.2. Reverberação

vel. Há m prolongamento da sensação auditiva.

.3. Eco

o som refletido são percebidos istintamente.

ção da reflexão do som no otidiano

ção e determinação da distância pelo om)

dos oceanos e para localizar

das ondas na água e o intervalo de tempo, pode-

O som direto e o som refletido alcançao 3 O som direto e o som refletido alcançam o ouvinte num intervalo de tempo menor que 0,1 s (persistência auditiva), mas não desprezíu 3 O som refletido alcança o ouvinte depois que a sensação sonora do som direto se extinguiu (num intervalo de tempo maior que 0,1 s). O som direto e d 4. Utilizac 4.1. Sonar (Sound Navigation And Ranging – navegas O sonar é um dispositivo que os barcos usam para detectar obstáculos. Também se utiliza a profundidade submarinos. O princípio do sonar é o seguinte: o aparelho emite ultra-sons e, após um intervalo de tempo, recebe as ondas refletidas. Sabendo a velocidade

se determinar a que distância está o obstáculo refletor.

4.2. Sondagem Geofísica Existem diversos métodos utilizados em geofísica, e sua escolha depende do objetivo almejado. Estes métodos visam em última instância determinar uma distribuição de propriedades físicas das rochas e estruturas, como densidade, suscetibilidade magnética, resistividade elétrica, propriedades mecânicas e resistividade térmica, dentre outras. Conforme a dimensão e profundidade da estrutura que se deseja investigar, o estudo é feito com determinados equipamentos, características de coleta de dados e interpretação. Por exemplo, para estudar as camadas da Terra da superfície até o centro, pode-se usar a propagação das ondas sísmicas geradas por terremotos; se o estudo for voltado a identificar estruturas propícias ao acúmulo de hidrocarbonetos a no máximo alguns quilômetros de profundidade, pode-se também utilizar a propagação de ondas sísmicas, mas desta vez geradas artificialmente por meio de explosões ou ar comprimido.

4.3. Ecolocalização Processo usado por um animal (morcego e golfinho, pássaro do petróleo, andorinhão, baleia, por exemplo), para orientar-se e evitar obstáculos, especialmente na escuridão, por meio

da emissão de sons de alta frequência, refletidos por superfícies do ambiente, e que indicam a distância relativa e a direção de tais superfícies. Durante o seu vôo para capturar insetos, o morcego primeiro emite cerca de dez pulsos sonoros separados por períodos de silêncio de mais ou menos 50 milissegundos.

Ao detectar o inseto, o intervalo entre os pulsos diminui. A frequência de seus guinchos se altera à medida que a sua presa muda de direção durante o vôo. Quando se aproxima de sua presa ele emite um ultra-som semelhante a um zumbido, e, finalmente, a captura. 4.4. Ultrassonografia ou ecografia É um método diagnóstico que aproveita o eco produzido pelo som para ver em tempo real as reflexões produzidas pelas estruturas e órgãos do organismo. Os aparelhos de ultrassom em geral utilizam uma frequência variada dependendo do tipo de transdutor, desde 2 até 14 MHz, emitindo através de uma fonte de cristal piezoelétrico que fica em contato com a pele e recebendo os ecos gerados, que são interpretados através da computação gráfica. Quanto maior a frequência maior a resolução obtida. Conforme a densidade e composição das estruturas a atenuação e mudança de fase dos sinais emitidos varia, sendo possível a tradução em uma escala de cinza, que formará a imagem dos órgãos internos.

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5. Efeito Doppler Quando uma fonte sonora se aproxima de um observador parado, nota-se que a frequência do som por ele recebida é maior do que se a fonte estivesse em repouso, e, quando a fonte se afastar do observador parado, a frequência é menor do que se ela estivesse em repouso. Você pode verificar esse fato ao se posicionar numa rua ou avenida. Preste atenção no barulho do motor dos veículos, ou buzina, ou sirene. Você vai notar que, na aproximação, o som é mais agudo e, no afastamento, mais grave.

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A diferença entre a frequência percebida e a frequência real do som foi estudada pelo físico austríaco Christian Jonhann Doppler (1803-1853), e seu estudo ficou conhecido como Efeito Doppler. Chamando de f0 a frequência aparente, isto é, a frequência percebida pelo observador, podemos concluir que: • Quando há aproximação entre o observador e a fonte, o observador recebe mais ondas do que receberia se estivesse parado e, neste caso, f0 > fF. • Quando há afastamento entre o observador e a fonte, o observador recebe menos ondas do que receberia se estivesse parado e, neste caso, f0 < fF. 5.1 Aplicação do Efeito Doppler no cotidiano Ecodoppler ou ultrassom vascular (venoso e arterial)

O ecodoppler vascular é um exame que utiliza ondas de ultrassom e permite analisar o fluxo de sangue que circula nos vasos sanguíneos ( veias e artérias ) , por isso , também é chamado de ultrassom vascular.

EXERCÍCIOS 1. Nas últimas décadas, o cinema tem produzido inúmeros filmes de ficção científica com cenas de guerras espaciais, como Guerra nas estrelas. Com exceção de 2001, uma odisséia no espaço, essas cenas apresentam explosões com estrondos impressionantes, além de efeitos luminosos espetaculares, tudo isso no espaço interplanetário. a) Comparando Guerra nas estrelas, que apresenta efeitos sonoros de explosão, com 2001, uma odisséia no espaço, que não os apresenta, qual deles está de acordo com as leis da Física? Justifique. b) E quanto aos efeitos luminosos que todos apresentam? Justifique. 2. Os morcegos emitem ultra-sons. O menor comprimento de onda produzido no ar pela maioria dos morcegos é aproximadamente igual a 33·10–4 m. Considerando a velocidade do som no ar igual a 330 m/s, qual a frequência mais elevada que esses morcegos podem emitir? 3. Julgue as afirmações a seguir: I. Todo som alto tem grande intensidade. II. Sons baixos são aqueles que têm pequena intensidade. III. Quanto maior a frequência de um som, mais alto ele é. IV. A diferença entre um som forte e um som fraco está na frequência. É (são) correta(s): a) todas. b) somente a I e a II. c) somente a III e a IV. d) somente a III. e) somente a I, a II e a IV. 4. Quais as frequências dos sons uma oitava acima e uma oitava abaixo de um som de 400 Hz? 5. A nota lá-padrão tem frequência igual a 440 Hz. Num piano, é possível atingir três oitavas acima e quatro oitavas abaixo dessa nota. Calcule, então, as frequências, mínima e máxima, das notas lá desse instrumento.

6. Analise as seguintes afirmações: I. ( ) Durante a apresentação de uma orquestra, um som grave emitido por um contrabaixo e um agudo emitido por um violino propagam-se com a mesma velocidade até a platéia. II. ( ) Quando aumentamos o volume do rádio, a velocidade do som emitido por ele também aumenta. III. ( ) Ondas sonoras de maior amplitude são sempre mais velozes que as de amplitude menor. 7. O efeito Doppler é observado somente quando: a) a fonte da onda emitida e o observador mantêm uma distância constante. b) existe um movimento relativo de aproximação ou de afastamento entre a fonte emissora de onda e o observador. c) a onda emitida pela fonte é transversal e de grande amplitude. d) a fonte e o observador movem-se com a mesma velocidade (vetorial), em relação ao meio de propagação da onda. e) a fonte da onda é mais veloz que a onda. 8. Indique a alternativa que preenche corretamente o texto abaixo. O alarme de um automóvel está emitindo som de uma determinada frequência. Para um observador que se aproxima rapidamente desse automóvel, esse som parece ser de .... frequência. Ao afastar-se, o mesmo observador perceberá um som de .... frequência. a) maior — igual d) menor — maior b) maior — menor e) igual — menor c) igual — igual 9. Quando uma ambulância, com sirene ligada, se aproxima de um observador, este percebe: a) aumento da intensidade sonora e da frequência. b) aumento da intensidade sonora e diminuição da frequência. c) mesma intensidade sonora e mesma frequência. d) diminuição da altura e variação no timbre sonoro. e) variação no timbre e manutenção da altura. 10. O som emitido pelo motor de um carro de corrida soa, para o espectador, de forma diferente quando ocorre aproximação e quando ocorre afastamento entre ele e o veículo. No entanto, sabemos que essas diferenças não existem para o piloto do carro. Se f é a frequência do som ouvido pelo piloto, f1 é a frequência ouvida pelo espectador na aproximação e f2 é a frequência ouvida pelo espectador no afastamento, então: a) f = f1 < f2. b) f > f1 = f2. c) f1 < f > f2. d) f1 > f > f2.

11. Dois trens A e B têm apitos idênticos. Um observador parado numa estação ouve o apito de A mais agudo que o de B. Qual (quais) das situações abaixo pode(m) viabilizar o caso proposto? I. Os trens A e B aproximam-se do observador. II. Os trens A e B afastam-se do observador. III. O trem B afasta-se do observador, enquanto o trem A está parado. IV. O trem A afasta-se do observador, enquanto o trem B está parado. V. O trem B afasta-se do observador, enquanto o trem A aproxima-se. a) Somente I e II. b) Somente III e IV. c) Somente I, II, III e V. d) Somente I, II e III. e) Somente V. 12. Um automóvel percorre uma pista circular em movimento uniforme. A buzina é acionada quando ele passa pelos pontos I, II, III e IV. Um observador em repouso no ponto O ouve o som da buzina mais agudo quando ela é acionada em que ponto?

13. A figura abaixo mostra uma lâmina presa a um suporte rígido, a qual oscila passando 100 vezes por segundo pela posição vertical, onde estaria se estivesse em repouso.

É correto afirmar que: I. ( ) A frequência da onda sonora emitida no ar pela vibração da lâmina é de 50 Hz. II. ( ) Se a lâmina vibrasse no vácuo, não seriam produzidas ondas sonoras. 14. Uma fonte sonora está adaptada a um veículo que se desloca em trajetória retilínea e se aproxima, freando, de um observador parado. Sendo f a frequência do som emitido pela fonte, podemos afirmar que o som percebido pelo observador tem frequência:

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a) invariável. b) crescente e inferior a f. c) crescente e superior a f. d) decrescente e superior a f. e) decrescente e inferior a f. 15. As qualidades fisiológicas do som são: a) altura, intensidade e timbre. b) altura, intensidade (ou sonoridade) e timbre. c) intensidade, sonoridade e timbre. d) timbre, volume e sonoridade. e) limpidez, sonoridade e volume. 16. Em relação às ondas sonoras podemos afirmar que: a) a propriedade física que nos permite classificar a altura do som em grave ou agudo é a sua freqüência. b) quando alteramos o botão do volume do rádio, estamos alterando a altura dos sons do rádio. c) ao atravessar a superfície de separação de dois meios, uma onda varia sua freqüência. d) a altura de uma onda sonora é a qualidade ligada diretamente à forma da onda. e) dois sons com mesma altura e intensidade, provenientes de dois instrumentos musicais diferentes, são perfeitamente idênticos ao ouvido humano. 17. Se ouvirmos dois Fa3 tocados por uma flauta e por um clarinete, podemos distingui-los: a) pela intensidade. b) pela altura. c) pelo timbre. d) pela velocidade. 18. Duas cordas idênticas de violão foram afinadas para produzirem a mesma nota musical. Dedilhando-se uma das cordas, observa-se que a outra também vibra. Esse fenômeno é conhecido como: a) difração b) ressonância c) interferência. d) batimentos e) refração. 18. Numa certa apresentação, Tom Jobim iniciou o show com um forte e claro ré bemol ao piano. As palavras sublinhadas referem-se respectivamente à seguinte propriedade do som: a) intensidade, timbre e altura. b) intensidade, altura e timbre

c) timbre, altura e intensidade. d) timbre, intensidade e altura. e) altura, intensidade e timbre. 19. Sobre as ondas sonoras, afirmamos que: I. A intensidade do som é uma propriedade relacionada com a amplitude de vibração da onda sonora. Quanto maior a amplitude de vibração maior a intensidade do som produzido. II. A altura de um som é a propriedade usada para classificá-lo como grave ou agudo e está relacionada com a freqüência. Assim, um som grave tem freqüência baixa e um som agudo tem freqüência alta. III. O timbre é a propriedade do som relacionada com a forma das ondas sonoras, e depende da fonte que emite o som. Marque: a) se e somente se I for correta. b) se e somente se II for correta. c) se I e II forem corretas. d) se II e III forem corretas. e) se I, II e III forem corretas. 20. Cantores de ópera se tornam famosos por serem capazes de quebrar um copo de cristal cantando a nota adequada. O fenômeno responsável por isso é a: a) difração. b) reflexão. d) interferência. c) ressonância. e) polarização. 21. Quando estamos parados em uma avenida e uma ambulância com a sirene ligada passa por nós, observamos que o som que ouvimos é mais agudo quando a ambulância se aproxima e mais grave quando ela se afasta. Esse fenômeno é conhecido como: a) Efeito Halley. b) Efeito Zymann. c) Efeito Joule. d) Efeito Doppler. 22. O efeito Doppler está relacionado com a sensação de: a) variação de altura do som; b) variação de timbre do som; c) aumento de intensidade do som; d) diminuição de intensidade do som. 23. A freqüência de um som é aumentada pelo efeito Doppler quando: a) a fonte se aproxima do observador; b) a fonte se afasta do observador; c) o observador se afasta rapidamente da fonte; d) o observador se afasta lentamente da fonte. 24. O desenho a seguir mostra um trem (fonte sonora) aproximando-se e depois se afastando de um observador. Observa-se numa situação assim algo conhecido como efeito Doppler. Sobre

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ele é correto afirmar que a freqüência percebida pelo observador.

a) é mesma quando o trem se aproxima e quando se afasta. b) é menor quando o trem se aproxima e maior quando se afasta. c) é maior quando o trem se aproxima e menor quando se afasta. d) não depende de o trem estar se aproximando ou se afastando. 25. O som da sirene de um carro patrulha estacionado no acostamento de uma rodovia é mais agudo (maior freqüência) para os motoristas que estejam se aproximando do carro patrulha e mais grave (menor freqüência) para aqueles que estejam se afastando do carro patrulha. Este fato é uma conseqüência: a) do princípio da superposição de efeitos. b) da reverberação do som. c) da ressonância do som. d) do efeito Doopler. 26. O ruído de um avião (principalmente avião a jato) que se aproxima da gente é diferente do ruído de quando ele se afasta. No entanto, a gente sabe que o piloto ouve o mesmo ruído o tempo todo. Se f é a freqüência do som ouvido pelo piloto, f1 é a freqüência que a gente ouve durante a aproximação e f2 é a freqüência que a gente ouve durante o afastamento, então: a) f = f1 < f2 b) f < f1 < f2 c) f1 > f > f2 d) f > f1 > f2 27. Pesquisadores da UFPa, investigando os possíveis efeitos do som no desenvolvimento de mudas de feijão, verificaram que sons agudos podem prejudicar o crescimento dessas plantas, enquanto os sons mais graves, aparentemente, não interferem no processo. Nesse experimento o interesse dos pesquisadores fixou-se principalmente na variável física: a) velocidade b) umidade c) temperatura d) freqüência 28. O que nos faz distinguir a voz de uma pessoa da de outra é: a) a altura; b) a intensidade; c) o timbre; d) todas as propriedades em conjunto;

29. O som se propaga com maior velocidade: a) nos sólidos. b) na atmosfera. c) no vácuo. d) nos líquidos. 30. Esticando uma corda de um violão, o som se torna: a) mais agudo e a freqüência das vibrações diminui; b) mais grave e a freqüência das vibrações aumenta; c) mais agudo e a freqüência das vibrações aumenta; d) mais grave e a freqüência das vibrações diminui; 31. O som se propaga: a) com velocidade igual, seja ruído ou som musical; b) com velocidade igual, seja no ar úmido ou na água; c) com velocidade diferente conforme seja ruído ou som musical; d) com velocidade igual seja no ar, na água ou nos sólidos; 32. Qualidade que permite distinguir um som forte de um som fraco: a) timbre. b) intensidade. c) altura. d) eco. 33. Um som de alta freqüência é muito: a) forte. b) agudo. c) grave. d) fraco. 34. O diálogo a seguir retrata a conversa de um médico com seu paciente sobre algumas características do uso d ultra-som em exames: MÉDICO: As ondas de ultra-sons são geradas por transdutores ultra-sônicos. Os transdutores são dispositivos que transformam energia elétrica em vibrações mecânicas na faixa do ultra-som. PACIENTE: Mas Doutor, tenho muito medo de fazer exame de ultra-som. Um tio meu disse que ficou surdo, pois o som era ultra-alto. Será que é verdade? Uma possível explicação que o Médico poderia dar, em sequência ao diálogo, seria: a) “Uma vez que as ondas ultra-sônicas são ondas eletromagnéticas intensas, há um pequeno risco disto ocorrer. Mas as possibilidades são mínimas!” b) “De fato, as ondas ultra-sônicas possuem altas frequências, mas por serem ondas eletromagnéticas, não causam o menor risco para o paciente” c) “De forma alguma! O ouvido humano não é capaz de detectar ultra-sons” d) “Isso só seria verdade se o controle de volume de intensidade sonora do aparelho estivesse no máximo. O que, neste caso, não acontece!”

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35. O eco é um fenômeno que se baseia na: 43. Se um astro situado a um ano-luz da Terra explode, ver-se-á o clarão depois de algum tempo. O som:

a) refração do som. b) reflexão do som. c) difração do som. a) será ouvido no mesmo instante da explosão d) interferência do som. b) será ouvido antes de um ano da explosão c) será ouvido depois de um ano da explosão 36. Ao mexermos no botão de "volume" do rádio, estamos:

d) não será ouvido, pois o som não se propaga no vácuo.

a) variando a altura do som; b) variando a intensidade do som; 44. As três frases, enunciadas a seguir, estão

relacionadas a três características importantes de uma onda sonora:

c) variando a freqüência do som; d) variando a velocidade do som; I. “Genebaldo, pelo amor de Deus, abaixa esse

som!” 37. O que diferencia os infra-sons dos ultra-sons é a: II. “Há muito tempo não via o Alfredo, mas o

reconheci pela voz. Ela é inconfundível!” a) freqüência. b) intensidade. III. “O apito do guarda era tão agudo, que nada

ouvimos. Só o cachorro dele percebeu!” c) velocidade de propagação. Na mesma ordem, essas características são: d) amplitude de vibração. a) altura, intensidade e timbre b) altura, timbre e intensidade 38. Um menino, enquanto observa um operário

martelando sobre um trilho de aço, encosta seu ouvido no trilho e ouve o som de cada batida duas vezes. Uma conclusão correta para esta observação seria que:

c) intensidade, altura e timbre d) intensidade, timbre e altura 45. Tom e Zé conversam sobre o resultado do vestibular, Zé diz: a) seus ouvidos estão a distâncias diferentes da

fonte. “– Quando o listão sair, vou colocar o rádio bem alto para todo mundo ouvir e vou gritar bem forte: eu passei!!!”

b) parte da onda sofre reflexões múltiplas entre os trilhos de aço. c) a velocidade do som é maior no aço que no ar.

d) ocorre interferência construtiva e destrutiva. Tom, que estudou bastante Acústica, pois quer cursar Fonoaudiologia, passa a interpretar fisicamente as palavras de Zé e conclui que, na verdade, Zé irá:

39. Um piano e um violão emitem a mesma nota musical. O fato do observador distinguir perfeitamente a nota emitida por um instrumento e o outro é devido:

a) Alterar o volume do rádio para obter a máxima intensidade sonora e gritar com voz grave.

a) a altura diferentes. b) a intensidade diferentes. c) a timbres diferentes.

b) Tornar o som do rádio o mais grave possível e gritar com grande intensidade;

d) a freqüências diferentes.

c) Obter a maior intensidade sonora possível, tanto do rádio, como de sua voz;

40. Um pianista toca várias vezes a mesma tecla de um piano com intensidade cada vez maior. Isso significa que as ondas sonoras emitidas terão aumentada (o) cada vez mais:

d) Obter a maior frequência possível do rádio e gritar com voz grave. a) a sua frequência 46. Dois diapasões A e B emitem sons puros de frequências 400 Hz e 800 Hz, respectivamente. Aponte a alternativa correta:

b) a sua amplitude c) o seu comprimento de onda d) o seu período

41. Som mais agudo é som de: a) maior intensidade b) menor intensidade c) menor freqüência d) maior freqüência 42. Som é um fenômeno ondulatório que só se propaga: a) no ar a) O som de A é mais alto que o de B. b) no vácuo b) O som de A é mais forte que o de B. c) em meio material c) O som de A está uma oitava acima do de B.

d) O som de A está uma oitava abaixo do de B. d) tanto no vácuo como no ar