EEAR 2021 (CFS 1) — questão 91 de Física

Gabarito COndas — intensidade de uma onda esféricaExame de Admissão ao CFS 1/2021 · Física

Enunciado da questão 91 de Física do EEAR 2021 (CFS 1) — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Uma fonte puntiforme produz ondas mecânicas esféricas em um meio tridimensional uniforme e isotrópico.

A intensidade da onda (I) é dada pela razão entre a potência irradiada e a área da superfície da frente de onda. Considerando-se que a potência “P” da fonte é distribuída uniformemente na superfície da frente de onda, a intensidade “I” em um ponto situado a uma distância “d” da fonte é dada pela expressão:

a) $I = \dfrac{P}{2\pi d}$

b) $I = \dfrac{P}{2\pi d^2}$

c) $I = \dfrac{P}{4\pi d^2}$

d) $I = \dfrac{3P}{4\pi d^3}$

(Enunciado: Exame de Admissão ao CFS 1/2021 — EEAR.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.

Resolução comentada

O que a questão pede: a intensidade a uma distância d de uma fonte que emite igualmente em todas as direções.

Passo 1 — a frente de onda. Num meio uniforme e isotrópico, a onda se espalha igualmente para todos os lados: a frente de onda a uma distância d é uma esfera de raio d, de área $4\pi d^2$ .

Passo 2 — dividir a potência pela área:

$I = \frac{P}{A} = \frac{P}{4\pi d^2}$

Por que não as outras: (A) usa o comprimento da circunferência, 2πd, que não é área; (B) usa 2πd², que não é a área de nada aqui; (D) divide pelo volume da esfera, $\tfrac{4}{3}\pi d^3$ , mas a intensidade é potência por área.

⚠️ A armadilha: a (D), confundir a área da esfera com o volume. A unidade ajuda: intensidade é W/m², então o denominador tem de ser d².

A ideia em uma frase: a potência da fonte se espalha pela superfície esférica 4πd²: a intensidade cai com o quadrado da distância.

Resposta: alternativa C ( $I = P/4\pi d^2$ ).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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