Lista HARD sobre ondas

Olá meninos e meninas!

Eu me dei conta que só tinha questões difíceis sobre ondas. Depois pensei: e daí, a vida não é fácil mesmo.

Espero que gostem tanto quanto o menininho neste escorregador.

Abs

Renato

1. Foi detectada uma velocidade de um pulso transversal em um arame de aço de 100m/s. Sabendo-se que a área transversal é de 20mm², e que a densidade do arame é de 0,008g/mm³, qual a intensidade da força de tração?

2. As antigas ondas de rádio AM, classificadas de ondas médias, possuíam freqüências entre 540 e 1630 kHz, enquanto os antigos rádios de comunicação de ondas curtas (OC) usavam freqüências entre 3 e 30 MHz. Quais as faixas de comprimento de ondas equivalentes às ondas médias e curtas?

3. Um submarino é equipado com um aparelho denominado sonar, que emite ondas acústicas de freqüência 4x10⁴Hz. As velocidades das ondas emitidas no ar e na água são, respectivamente, 3,7x10²m/s e 1,4x10³m/s. Este submarino, quando em repouso na superfície, emite um sinal na direção vertical através do oceano e o eco é recebido após 0,80s. Pergunta-se:

a) Qual é a profundidade do oceano nesse local?

b) Qual é a razão entre o comprimento de onda do som no ar e na água?

4. O diagnóstico precoce de doenças graves, como câncer, aumenta de maneira significativa a chance de cura ou controle da doença. A tomografia de Ressonância Magnética Nuclear é uma técnica de diagnóstico médico que utiliza imagens obtidas a partir da absorção de radiofreqüência pelos prótons do hidrogênio submetidos a um campo magnético. A condição necessária para que a absorção ocorra, chamada condição de ressonância, é dada pela equação f = g.B, sendo f a freqüência da radiação, B o campo magnético na posição do próton, e g = 42MHz/T.

 Para se mapear diferentes partes do corpo, o campo magnético aplicado varia com a posição ao longo do corpo do paciente.

a) Observa-se que a radiação de freqüência igual a 63MHz é absorvida quando um paciente é submetido a um campo magnético que varia conforme o gráfico acima. Em que posição x do corpo do paciente esta absorção ocorre?

b) O comprimento de onda é a distância percorrida pela onda durante o tempo de um período. O período é igual ao inverso da freqüência da onda. Qual é o comprimento de onda da radiofreqüência de 63MHz no ar, sabendo-se que sua velocidade é igual a 3,0x10⁸m/s?

5. Ao afinar uma guitarra elétrica, um músico regula a tração de uma corda que possui densidade linear de 0,01kg/m para 1600N.

a) Qual a velocidade de propagação da vibração dessa corda, a freqüência e o comprimento de onda do som emitido com um comprimento de 1,25m?

b) Qual o comprimento que essa corda deve ter (ajuste que o músico deve fazer para tocar o instrumento, diminuindo o tamanho da corda) para a frequência ser o dobro? Justifique matematicamente.

O texto abaixo serve como auxílio teórico para resolução das questões finais:

            Intensidade é a qualidade que permite um som ser percebido a uma maior ou a uma menor distância da fonte sonora. Podem ser fortes ou fracos.

            A intensidade I de uma onda sonora é definida como a energia E que atravessa uma superfície S num intervalo de tempo Dt. Desta forma, a intensidade do som que um microfone de área efetiva de 3cm² recebe durante 5s, com uma energia sonora de 1,5x10^-9J vale 1x10^-6W/m².

            O ouvido humano pode detectar intensidades sonoras que vão desde 10^-12W/m² até 1W/m². Devido a esse grande intervalo, uma escala logarítmica de base dez é usada para definir o nível de intensidade sonora b (decibel-dB):

onde I é a intensidade sonora e I_o a intensidade de referência de 10^-12W/m². Portanto, os limites da faixa de nível de intensidade sonora audível para o ser humano são 0dB e 120dB.

Tipo de som	Intensidade (dB)
Limiar da audição	0
Farfalhar de folhas	10
Ambiente de biblioteca	20
Murmúrio (a 5m)	30
Som ambiental médio	40
Conversação normal	60
Rua com grande tráfego	70
Rádio em volume alto	80
Metrô (interior)	90
Britadeira	100
Concerto de rock (limiar de desconforto)	120
Limiar da dor	140
Decolagem de jato (nas vizinhanças)	150
Lesão do tímpano	160

(OKUNO, E., I. L. CALDAS, C. CHOW Física para Ciências Biológicas e Biomédicas, p. 225 & GARCIA, E. A. C. Biofísica. p. 97)

9. Sabe-se que certos aparelhos conseguem atingir até 140dB de nível sonoro. Qual seria a intensidade sonora deles? Adote 1x10^-12W/m² como a menor intensidade sonora audível)

10. Uma janela aberta para uma rua de tráfego intenso (nível sonoro de 90dB) possui 1m² de área. Qual é a potência sonora que entra por ela?