F 228 – Primeiro semestre de 2010 – Lista 6 – Ondas II
1) Basicamente, os terremotos são ondas sonoras que se propagam através da Terra. Elas
são chamadas de ondas sísmicas longitudinais e transversais. Essas ondas se propagam
com velocidades diferentes. A velocidade das ondas longitudinais, chamadas de ondas
P, é 8000 m/s. As ondas transversais, chamadas ondas S, se propagam com uma
velocidade menor: 4500 m/s. Um sismógrafo registra as duas ondas provenientes de um
terremoto distante. Se a onda S chega 2,0 min após a onda P, a que distância do
aparelho ocorreu o terremoto? Pode-se considerar que as ondas se propaguem em linhas
retas, embora as ondas sísmicas reias sigam rotas mais complexas.
2) Uma onda sonora senoidal é descrita pelo deslocamento
a) Encontre a amplitude, o comprimento de onda e a velocidade dessa onda.
b) Determine o deslocamento instantâneo de um elemento do ar na posição x = 0,050 m
em t = 3,00 ms.
c) Determine a velocidade máxima do movimento oscilatório de um elemento.
3) Um diapasão gera ondas sonoras com uma freqüência de 246 Hz. As ondas propagam-
se em sentidos opostos ao longo de um corredor, são refletidas por paredes nas
extremidades e retornam. O corredor tem 47,0 m de comprimento e o diapasão está
posicionado a 14,0 m de uma extremidade. Qual é a diferença de fase entre as ondas
refletidas quando se encontram no diapasão?
4) Um alto-falante de um aparelho de som emite 1 W de potência sonora na freqüência 100
Hz. Admitindo que o som se distribui uniformemente em todas as direções, determine,
num ponto situado a 2 m de distância do alto-falante:
a) o nível sonoro em db;
b) a amplitude de pressão;
c) a amplitude de deslocamento. Tome a densidade do ar como 1,3 kg/m3.
d) A que distância do alto-falante o nível sonoro estaria 10 db abaixo do calculado em (a)?
5) Duas ondas senoidais que se combinam em um meio são descritas pelas funções de
onda:
e ,
onde x está em centímetros e t em segundos. Determine o deslocamento máximo do
movimento em:
a) x = 0,250 cm;
b) x = 0,500 cm;
c) e x = 1,50 cm.
d) Encontre os três menores valores de x que correspondem aos antinodos.
6) A freqüência fundamental de um tubo de órgão aberto corresponde a um Dó médio
(261,6 Hz na escala musical cromática). A terceira ressonância de um tubo de órgão
fechado tem a mesma freqüência. Quais são os comprimentos dos dois tubos?
7) Um diapasão com uma freqüência de 512 Hz é colocado perto do alto do tubo mostrado
na figura abaixo. O nível de água é abaixado de modo que o comprimento L aumenta
lentamente a partir de um valor inicial de 20,0 cm. Determine os dois valores seguintes
de L que correspondem aos modos ressonantes.
8) Um flautista escuta quatro batimentos por segundo quando compara a sua nota com a
nota emitida por um diapasão de 523 Hz (o que corresponde à nota Dó). Ele consegue
igualar sua freqüência à freqüência do diapasão puxando o “bocal de afinação” de modo
a aumentar ligeiramente o comprimento da flauta. Qual era a freqüência inicial emitida
pela flauta?
9) Dois trens viajam em sentidos opostos, sobre trilhos, com velocidades de mesma
magnitude. Um deles vem apitando. A freqüência do apito percebida por um passageiro
do outro trem varia entre os valores de 348 Hz, quando estão se aproximando, e 259 Hz,
quando estão se afastando.
a) Qual é a velocidade dos trens (em km/h)?
b) Qual é a freqüência do apito?
10) Uma sirene montada no telhado de um quartel de bombeiros emite som a uma
freqüência de 900 Hz. Um vento constante está soprando com velocidade de 15,0 m/s.
Considerando que a velocidade do som no ar calmo é de 343 m/s, encontre o
comprimento de onda do som da sirene
a) contra o vento e b) a favor do vento.
Os bombeiros voluntários estão se aproximando da sirene por várias direções a 15,0
m/s. Qual freqüência um bombeiro escuta se
c) ele ou ela está se aproximando de uma posição contra o vento, ou seja, está se movendo
na direção em que o vento está soprando?
d) Se ele ou ela está se movendo a partir de uma posição a favor do vento e movendo-se
contra o vento?