UEPG 2022 (Vocacionada) — questão 40 de Física

Gabarito 23Ondas — som: natureza mecânica, nível sonoro, ressonância, corda vibrante e intensidadeVestibular de Outono · Prova Vocacionada (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 40 de Física do UEPG 2022 (Vocacionada)

Enunciado em texto

As afirmativas a seguir dizem respeito à análise das ondas sonoras. Sobre o assunto, assinale o que for correto.

(01) Ondas sonoras são de natureza mecânica, pois necessitam de um meio para se propagar, e sua velocidade de propagação depende da temperatura desse meio.

(02) O valor mínimo da intensidade física audível vale I0=10−12 W/m2I_0 = 10^{-12}\ \text{W/m}^2. Numa fábrica, a intensidade sonora é de 10−2 W/m210^{-2}\ \text{W/m}^2. Portanto, o nível sonoro nessa fábrica vale 100 dB.

(04) Ressonância é um fenômeno pelo qual um sistema oscilante vibra com amplitude maior que na sua frequência natural, porque recebe uma energia externa de uma onda de frequência igual à sua frequência natural.

(08) Uma corda de 100 cm de comprimento vibra com um único ventre, emitindo uma onda sonora de velocidade 600 m/s. Logo, a frequência dessa onda vale 1200 Hz.

(16) Intensidade é uma qualidade do som que nos permite distinguir um som forte de outro mais fraco. A grandeza responsável por isso é a amplitude da onda sonora, e depende da energia que a onda transfere.

(Enunciado: Vestibular de Outono 2022 UEPG — UEPG.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG), Coordenadoria de Processos de Seleção (CPS).

Resolução comentada

O que a questão pede: julgar cinco afirmações sobre o som.

(01) Verdadeira. O som é onda mecânica (precisa de meio material) e sua velocidade depende do meio e de seu estado; no ar, aumenta com a temperatura (cerca de 331 m/s a 0 °C e 343 m/s a 20 °C).

(02) Verdadeira.

β=10log⁡II0=10log⁡10−210−12\beta = 10\log\frac{I}{I_0} = 10\log\frac{10^{-2}}{10^{-12}}

β=10log⁡1010=100 dB\beta = 10\log 10^{10} = 100\ \text{dB}

(04) Verdadeira. Quando a frequência da excitação externa coincide com a frequência natural do sistema, a energia é absorvida de forma muito eficiente e a amplitude cresce muito: é a ressonância (a taça que quebra com a voz do cantor, a ponte que oscila com o vento). A redação é um pouco torta, mas é essa a ideia, e ela está correta.

(08) Falsa. Com um único ventre a corda vibra no modo fundamental: o comprimento da corda é meio comprimento de onda.

λ=2L=2×1,0=2,0 m\lambda = 2L = 2 \times 1{,}0 = 2{,}0\ \text{m}

f=vλ=6002,0=300 Hzf = \frac{v}{\lambda} = \frac{600}{2{,}0} = 300\ \text{Hz}

A frequência é 300 Hz, não 1 200 Hz (que sairia de tomar λ=L/2\lambda = L/2).

(16) Verdadeira. Intensidade (ou volume) é a qualidade que distingue som forte de som fraco; ela está ligada à amplitude da onda e à energia transportada por unidade de tempo e de área.

⚠️ A armadilha: na (08), errar a relação entre o comprimento da corda e λ. Um ventre = meio comprimento de onda; logo λ=2L\lambda = 2L.

A ideia em uma frase: a cada fator 10 na intensidade, o nível sonoro sobe 10 dB; e no modo fundamental de uma corda, λ = 2L.

Resposta: soma 23 (01 + 02 + 04 + 16).

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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