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?