Insper 2019 (Engenharias, 2º semestre) — questão 8 de Física
Enunciado em texto
A velocidade média do som no ar é de 340 m/s, na água é de 1450 m/s e, no vidro, é de 5 100 m/s. Uma mesma onda sonora penetra verticalmente em um recipiente contendo ar, água e vidro, nessa ordem, como ilustra a figura.
[Figura: uma fonte sonora acima de um recipiente em forma de cubo transparente; dentro dele, de cima para baixo, camadas de ar, de água e de vidro.]
À medida que vão ocorrendo as refrações do ar para a água e desta para o vidro,
(A) a frequência de vibração da onda e o seu comprimento de onda diminuem.
(B) a frequência de vibração da onda permanece constante e o seu comprimento de onda aumenta.
(C) a frequência de vibração da onda permanece constante e o seu comprimento de onda diminui.
(D) a frequência de vibração da onda diminui e o seu comprimento de onda aumenta.
(E) a frequência de vibração da onda aumenta e o seu comprimento de onda diminui.
(Enunciado e figura: Vestibular Insper 2019 (2º semestre, Engenharias) — Insper.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Insper Instituto de Ensino e Pesquisa.
Resolução comentada
O que a questão pede: o que acontece com a frequência e com o comprimento de onda do som ao passar do ar para a água e da água para o vidro.
Passo 1 — a frequência não muda. Na refração, a frequência é imposta pela fonte: cada frente de onda que chega à fronteira gera uma no outro meio. Então f é a mesma nos três meios.
Passo 2 — o comprimento de onda acompanha a velocidade. Pela equação fundamental:
Com f constante, λ é proporcional a v. A velocidade cresce: 340 → 1 450 → 5 100 m/s. Logo o comprimento de onda aumenta a cada refração.
⚠️ A armadilha: transferir para o som a intuição da luz, que fica mais lenta (e com λ menor) na água e no vidro. Para o som é o contrário: ele é mais rápido nos meios mais densos e rígidos, e λ aumenta. Quem pensa como na luz marca (C).
A ideia em uma frase: na refração a frequência é a da fonte; o comprimento de onda segue a velocidade (λ = v/f).
Resposta: alternativa B (frequência constante; comprimento de onda aumenta).
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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