UEM 2015 (Inverno) — questão 13 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar afirmações sobre o som e sobre a orelha humana (Física com Biologia).

(01) Verdadeira. O nível de intensidade sonora, em decibéis, é a grandeza que traduz a intensidade física (potência por área, em W/m²) para a escala com que o ouvido a percebe. A sensação auditiva cresce aproximadamente com o logaritmo da intensidade, por isso o nível compara a intensidade com a do limiar de audição,

$$\beta = 10\,\log\frac{I}{I_0}$$

com $I_0 = 10^{-12}\ \text{W/m}^2$. Multiplicar a intensidade por 10 soma 10 dB ao nível, e é assim que o ouvido sente: como um acréscimo de “forte”, não como um som dez vezes mais forte.

(02) Verdadeira. Martelo, bigorna e estribo são os ossículos da orelha média: transmitem a vibração do tímpano para a janela oval da orelha interna.

(04) Verdadeira. É a definição de intensidade: energia que atravessa a superfície por unidade de tempo e de área, isto é, potência por área,

$$I_m = \frac{\Delta E}{\Delta t\,\Delta S} = \frac{P}{\Delta S}$$

(08) Verdadeira. Na orelha interna, a cóclea abriga as células sensoriais da audição; o vestíbulo (sáculo e utrículo) e os canais semicirculares cuidam do equilíbrio.

(16) Falsa. Tem três erros. A frequência é dada pela fonte e não depende do meio (o que depende do meio é a velocidade e, com ela, o comprimento de onda). A frequência define a altura do som, não o volume (volume, ou intensidade fisiológica, depende da amplitude). E menor frequência é som mais grave, não mais agudo.

⚠️ A armadilha: na (16), confundir as qualidades do som: altura ↔ frequência (grave/agudo), intensidade ↔ amplitude (forte/fraco, o “volume”), timbre ↔ forma da onda.

Atenção: a redação da (01) é imprecisa: a rigor, o nível em dB não é uma intensidade (não tem unidade de W/m²), é o logaritmo da razão $I/I_0$, e a intensidade percebida, a “sonoridade”, também depende da frequência (o ouvido é mais sensível perto de 3 kHz). Por esse rigor a (01) seria falsa e a soma, 14. A banca leu a frase como “o nível em dB é a medida da intensidade sonora tal como o ouvido a percebe”, que é o papel da escala logarítmica, e considerou a (01) correta.

A ideia em uma frase: intensidade é potência por área, o decibel é uma escala logarítmica dela, e a frequência dá a altura (grave ou agudo), não o volume.

Resposta: soma 15 (01 + 02 + 04 + 08).