Questões de Vestibular de Física - Acústica

São Luís, a capital do Estado do Maranhão, é conhecida nacional e até internacionalmente como “a ilha do reggae”, a “Jamaica brasileira”. Quando se trata de radiolas de reggae é muito comum a presença de paredões de som, que medem, aproximadamente, 3 m de altura por 7 m de comprimento, tendo cada caixa em média 1,0 m2 de área. As radiolas em questão são aparelhagens com amplificadores de potência, caixas de som grave e alto-falantes. Cada alto-falante é uma fonte sonora que emite ondas tridimensionais esféricas.
Suponha que, a uma distância d de um dos alto-falantes, uma pessoa ouve um som com intensidade I e o nível sonoro N = 90 dB. Caso uma pessoa fique a uma distância d/3, ou seja, a um terço da distância de um alto-falante, a nova intensidade sonora I´ é igual a

Uma fonte sonora está presa a um carrinho montadosobre trilhos. A trajetória do carrinho é circular de raio 5m, eeste completa uma volta a cada 1s. Um observador que seencontra em uma posição O, distante 10 m do centro datrajetória do carrinho, percebe uma nítida mudança nafrequência do sinal emitido pela fonte. De fato, o maiorvalor de frequência percebido pelo observador é F, ao passoque o menor valor de frequência percebido por este é f.Sabe-se que a fonte emite um sinal de 600Hz e que avelocidade de propagação do som no ar é de 330 m/s. Parao cálculo de F e f, considere os pontos de interseção dasretas tangentes à trajetória circular do carrinho e quepassam por O. Supondo, para efeito de cálculo, que π = 3, adiferença entre o maior e o menor valor da frequência emHz percebido pelo observador é de

Você já brincou com um "telefone de copos"? O brinquedo é composto por dois copos interligados por um barbante longo. Ao esticar completamente o barbante, o que se fala em um dos copos é ouvido no outro. Repare que se faz necessário um meio material para propagação do som.

Disponível em: http://thumbs.dreamstime.com. Acesso em: 2 set. 2015 (adaptado).

Como se explica a comunicação nesse brinquedo?

Para afinar seu instrumento musical, um músico poderá recorrer a um diapasão, que é um dispositivo metálico capaz de vibrar em uma frequência bem definida, 440 Hz por exemplo. Enquanto o diapasão emite o som, o músico começa a tocar a corda de seu instrumento simultaneamente. Ao ajustar a tensão da corda, este altera a afinação de seu instrumento com o intuito de tentar aproximar as duas frequências. Durante o processo inicial de afinação, a diferença verificada entre as frequências está associada ao fenômeno de

Um turista situado entre duas colinas resolve utilizar seus conhecimentos de acústica para estimar a distância entre elas. Ao emitir um grito ele percebe dois ecos, o primeiro recebido em 1,5 s e o segundo em 2,5 s. Sabendo que a velocidade do som no ar é 340 m/s, o valor que fornece a distância entre as colinas, considerando que o turista e as colinas estejam alinhados, é

O grasnar de um ganso consiste na emissão de sons por essa ave quando o ar vibra em sua traqueia com determinadas frequências de ressonância. Considere a traqueia de um ganso típico como sendo um tubo estreito que se estende ao longo de seu pescoço, cujo comprimento médio é de 34 cm, aberto em uma extremidade e fechado na outra. Considerando a velocidade do som no ar igual a 340 m/s, a frequência de ressonância fundamental da traqueia de um ganso típico é de

O nível de ruído produzido por turbinas eólicas é, em média, de 50 decibéis. Comparativamente, o nível de ruído produzido em clubes noturnos é, em alguns casos, de 70 decibéis. O nível de ruído β de determinada fonte sonora é calculado, em decibéis, por β = 10 . log(I/I₀) , sendo I₀ = 10^–12 W/m² a intensidade do limiar audível e I sendo a intensidade sonora da fonte, medida em W/m2 . Considerando as condições citadas, sendo I₁ e I₂ as intensidades sonoras para os ruídos gerados por um clube noturno e por uma turbina eólica, respectivamente, a razão I₁ /I₂ é

Um adestrador canino está em uma região montanhosa junto a seu cachorro. Eles se encontram a uma distância x de uma cadeia de montanhas. O profissional testa um dispositivo sonoro que, quando acionado, provoca uma reação imediata no animal, que parte do repouso com aceleração de 2 m/s², afastando-se das montanhas. A onda sonora emitida pelo dispositivo que se dirige à cadeia montanhosa reflete-se nesta, provocando um eco que alcança o animal em fuga. Sabendo que o cachorro correu durante 4 segundos desde o momento de sua partida até ser atingido pelo eco, e considerando a velocidade do som de 340 m/s, a distância inicial x entre o adestrador e a cadeia de montanhas é igual a:

As superfícies esféricas podem causar perturbações acústicas importantes porque elas atuam como verdadeiros espelhos acústicos, concentrando as ondas sonoras refletidas. Observa-se que profissionais da área do jornalismo fazem a utilização de microfones acoplados a essas calotas espelhadas côncavas com a finalidade de captar sinais sonoros enfraquecidos. Tais microfones são posicionados nas superfícies refletoras de forma que estejam localizados

A figura representa uma onda sonora propagando-se em um tubo com ar. As densidades do ar nas regiões escuras são maiores que as densidades do ar nas regiões claras.

Considerando que a velocidade do som no ar é de 340m/s, a freqüência dessa onda é:

Na Medicina, o efeito Doppler é utilizado no diagnóstico por imagens, em exames que fornecem o mapeamento do fluxo sanguíneo e possibilitam determinar a velocidade e o sentido do sangue em artérias, por exemplo. O paciente é submetido a uma fonte de ondas sonoras inaudíveis, ou seja, ondas que possuem frequências que estão fora do intervalo audível do espectro sonoro. A captação dessas ondas refletidas pelas hemácias ajuda a determinar a velocidade e o sentido do fluxo de sangue por meio da diferença de frequências entre o som emitido e o som refletido captado. As informações obtidas podem ser utilizadas na prevenção e no combate de doenças. (NA MEDICINA, 2019).

Considere, no texto apresentado, que as hemácias estão em movimento em relação à fonte emissora do sinal sonoro.
Dessa forma, de acordo com os conhecimentos sobre o efeito Doppler, pode-se afirmar que o som captado, após ser refletido nas hemácias, apresenta, aparentemente, em relação ao som emitido pela fonte sonora

O sistema auditivo humano consegue perceber sons com frequência entre 20Hz e 20kHz. No entanto, outros animais apresentam um sistema auditivo capaz de reconhecer outras frequências, como sons, como indica a figura. Desta forma, se forem produzidas ondas mecânicas no ar, de comprimento de onda igual a 4,25mm, as espécies citadas que poderiam ouvi-las, seriam

Um jovem observa atento, sentado em uma calçada e parado em relação a esta, o movimento de uma ambulância, que passava ali perto, e o soar de sua sirene. Desejando comparar a frequência que chega a seus ouvidos – frequência aparente – com a frequência real da fonte sonora (sirene) em dois momentos: A: aproximação em relação ao jovem; B: afastamento em relação ao jovem, ele concluiu que a frequência aparente é, em A e B respectivamente, comparando com a frequência real,

Quando uma fonte sonora — como a sirene de ambulâncias, carro de bombeiros ou viatura policial — se aproxima ou se afasta de uma pessoa, pode-se perceber uma mudança na altura do som devido ao movimento relativo entre a fonte sonora e o ouvinte.

A grandeza física que é modificada por esse movimento e resulta na alteração da percepção do som é a

Pesquisadores anunciaram ter utilizado nanotecnologia num protótipo capaz de recarregar celulares com a energia da vibração gerada pelo barulho do ambiente. O equipamento, do tamanho de um celular convencional, utiliza nanotubos de óxido de zinco que geram eletricidade ao serem distendidos ou comprimidos pelo barulho de conversas, de música ou de trânsito.

Disponível em: www.pagina22.com.br. Acesso em: 14 ago. 2015 (adaptado).

O equipamento em questão é capaz de obter energia elétrica através de que tipo de onda?

O ouvido humano possui algumas características interessantes. Uma delas é a capacidade de captar ondas sonoras com uma intensidade mínima, ou limiar de audibilidade, l₀ , abaixo da qual o som não é audível. Outra é a capacidade máxima, ou limiar de dor, , acima da qual o som produz uma sensação de dor l_m ou desconforto. O nível de intensidade sonora é expresso em decibéis (dB ), sendo obtido através da expressão β= 10 log ₁₀ ^w/m² (l ⁄ l₀), tendo como valor de referência l₀ = 10 ^-12 W/m² , em que I representa a intensidade sonora. O gráfico com a relação entre o nível de intensidade sonora e a frequência pode ser observado na figura que segue.

De acordo com o texto e o gráfico, são feitas as seguintes afirmações: I. Para uma frequência de 90 Hz, o ouvido humano somente capta o som se o nível de intensidade sonora for no mínimo 40 dB .
II. A curva que representa o limiar da audibilidade, na região de baixa frequência (f< 1000 Hz), mostra uma diminuição da nossa sensibilidade auditiva, para as frequências mais graves.
III. No limite de audibilidade, um som a 90 Hz deve ter intensidade (I) cerca de 10.000 vezes maior do que a intensidade na frequência de 1.000 Hz .

Assinale a alternativa CORRETA.

A transmissão de dados de telefonia celular por meio de ondas eletromagnéticas está sujeita a perdas que aumentam com a distância d entre a antena transmissora e a antena receptora. Uma aproximação frequentemente usada para expressar a perda L , em decibéis (dB), do sinal em função de ݀d, no espaço livre de obstáculos, é dada pela expressão

em que λ é o comprimento de onda do sinal. O gráfico a seguir mostra L (em dB) versus ݀ (em metros) para um determinado comprimento de onda λ.

Com base no gráfico, a frequência do sinal é aproximadamente

Note e adote:

Velocidade da luz no vácuo: c = 3×10⁸ m/s;

π = 3;

1 GHz = 10⁹ Hz.