UEM 2010 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 16 de Física
Enunciado em texto
Com relação ao som e ao funcionamento dos instrumentos de sopro, assinale o que for correto.
(01) As frequências das ondas estacionárias geradas em instrumentos de sopro são dependentes do comprimento do tubo e da velocidade do som no ar.
(02) Quanto maior o comprimento de um tubo sonoro, maior será a frequência fundamental de vibração das ondas sonoras estacionárias no interior desse tubo.
(04) A frequência fundamental de um tubo sonoro, que possui uma das extremidades fechada, corresponde à configuração de uma onda estacionária que possui um único ventre.
(08) Em tubos de extremidades abertas, as ondas sonoras que entram em ressonância em seu interior fazem com que o nível de intensidade do som seja elevado para determinadas frequências.
(16) No topo de uma montanha, onde o ar é mais rarefeito, a frequência fundamental de vibração no interior de um tubo sonoro de extremidades abertas não se altera.
(Enunciado: Vestibular UEM 2010 (Verão), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: aplicar as frequências das ondas estacionárias em tubos sonoros.
Passo 1 — as fórmulas. Tubo aberto: . Tubo fechado numa ponta: , só com n ímpar.
(01) Verdadeira. As duas fórmulas dependem do comprimento L do tubo e da velocidade v do som no ar.
(02) Falsa. A frequência é inversamente proporcional a L: tubo mais comprido, som mais grave (é por isso que a tuba é grave e o flautim é agudo).
(04) Falsa. (gabarito oficial) No tubo fechado, o modo fundamental ocupa só um quarto de comprimento de onda, : um nó na ponta fechada e um ventre na aberta, ou seja, meio fuso de onda estacionária. A banca não aceitou descrever essa configuração como “uma onda estacionária com um único ventre” (veja o Atenção).
(08) Verdadeira. Nas frequências de ressonância do tubo, as ondas refletidas reforçam as que chegam e a amplitude cresce: o som dessas frequências fica mais intenso. É o tubo que “escolhe” as notas do instrumento.
(16) Falsa. A frequência depende da velocidade do som, e esta depende da temperatura do ar ( proporcional a ). No alto das montanhas o ar, além de rarefeito, é mais frio: o som fica mais lento e a frequência fundamental do tubo diminui.
Atenção: na (04), a física apoia o “verdadeiro”: o modo fundamental do tubo fechado tem exatamente um nó (na ponta fechada) e um ventre (na ponta aberta), e é o único modo com um só ventre. A banca, porém, a considerou falsa; uma leitura possível é tomar “ventre” como o fuso inteiro entre dois nós, que o fundamental (só ) não chega a completar. Publicamos o gabarito oficial, mas o julgamento fisicamente correto seria verdadeira (o que daria soma 13).
Atenção: na (16), a rarefação, sozinha, não muda a velocidade do som num gás ideal (pressão e densidade caem juntas); quem muda é a temperatura, menor no alto da montanha. Por isso a frequência se altera.
⚠️ A armadilha: na (02), achar que tubo maior dá som mais agudo. É o contrário: como é proporcional a , o tubo mais comprido tem fundamental mais grave.
A ideia em uma frase: nos tubos, a frequência é proporcional a v/L: tubo longo é grave, e o que muda v é a temperatura do ar.
Resposta: soma 09 (01 + 08).
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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