UFSC 2011 — questão 30 de Física
Enunciado em texto
Um dos componentes fundamentais para uma boa qualidade de som é o alto-falante, que consiste basicamente de um cone (geralmente de papelão), uma bobina e um ímã permanente, como mostrado nas figuras abaixo.
[Figuras: à esquerda, foto de um alto-falante em corte, mostrando a bobina de fio de cobre presa à base do cone, encaixada no ímã. À direita, esquema em corte: o cone, preso à borda da carcaça por uma suspensão ondulada; na base do cone, a bobina, com dois fios (+ e −) saindo para o lado; a bobina fica no espaço entre as partes do ímã (indicadas como “ímã”).]
A respeito do funcionamento do alto-falante, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) A intensidade do campo magnético criado pela bobina depende unicamente do número de espiras da mesma.
(02) O movimento do cone do alto-falante é consequência da lei de Lenz.
(04) A vibração do cone cria no ar regiões de altas e baixas pressões, que se propagam na forma de ondas transversais.
(08) A altura do som reproduzido pelo alto-falante depende da frequência do sinal elétrico enviado pelo aparelho de som.
(16) A intensidade da onda sonora reproduzida pelo alto-falante é proporcional à intensidade da corrente elétrica que percorre a bobina.
(32) A corrente elétrica enviada ao alto-falante percorre a bobina, gerando um campo magnético que interage com o ímã permanente, ocasionando o movimento do cone na direção axial da bobina.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2011 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: explicar o funcionamento do alto-falante e julgar as afirmações.
O funcionamento: o aparelho de som manda à bobina uma corrente alternada que “copia” o som. A bobina, imersa no campo do ímã, sofre uma força magnética que muda de sentido junto com a corrente; ela vai e volta ao longo do eixo e arrasta o cone, que empurra o ar e gera o som.
(01) Falsa. O campo de uma bobina depende do número de espiras, mas também da corrente (e do comprimento da bobina, do núcleo): num solenoide. Não depende “unicamente” das espiras.
(02) Falsa. O cone se move por causa da força magnética sobre a corrente da bobina (o mesmo princípio do motor elétrico). A lei de Lenz trata do sentido da corrente induzida, que não é o que move o alto-falante.
(04) Falsa. As compressões e rarefações do ar se propagam na mesma direção em que as partículas vibram: o som no ar é onda longitudinal.
(08) Verdadeira. O cone vibra com a frequência da corrente, e a frequência do som é o que define a altura (grave ou agudo).
(16) Verdadeira. Pelo gabarito oficial. A força na bobina é proporcional à corrente (), e com ela a amplitude da vibração do cone: quanto maior a corrente, mais forte (mais intenso) o som reproduzido.
(32) Verdadeira. É exatamente o princípio de funcionamento: a corrente cria um campo na bobina, que interage com o ímã, e a força resultante desloca a bobina (e o cone) ao longo do eixo.
Atenção: a banca considerou a (16) verdadeira, lendo “intensidade” no sentido cotidiano de volume do som, que cresce com a corrente. A rigor, a corrente é proporcional à força e à amplitude da vibração, mas a intensidade de uma onda (potência por área) é proporcional ao quadrado da amplitude: dobrar a corrente quadruplica a intensidade. Pela física estrita, a proporcionalidade direta não vale e a (16) seria falsa; publicamos o gabarito oficial.
⚠️ A armadilha: a (02). Lenz é sobre corrente induzida se opondo à variação do fluxo (gerador); o alto-falante é um “motor”: corrente imposta, força magnética, movimento.
A ideia em uma frase: o alto-falante transforma a corrente alternada em força na bobina e a força em vibração do ar: a frequência vira altura, a amplitude vira volume.
Resposta: soma 56 (08 + 16 + 32).
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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