Ficha nº7

 

O som como onda de pressão

1. A uma onda sonora também é chamada onda de pressão. Isto deve-se ao facto de a pressão

A. em cada ponto do ar aumentar permanentemente, à medida que o som se propaga.

B. em cada ponto do ar diminuir permanentemente, à medida que o som se propaga.

C. em cada ponto do ar variar periodicamente, em torno da pressão atmosférica, à medida que o som se propaga.

D. não variar, à medida que o som se propaga.

 

2. Uma onda produzida em uma corda propaga-se com frequência de 25 Hz conforme o gráfico da figura .

2.1 Das seguintes afirmações, indique a correta.

A. O gráfico da figura representa a corda num instante.

B. O gráfico da figura permite determinar por leitura direta o período.

C. O gráfico da figura permite determinar por leitura direta a velocidade.

D. O gráfico da figura representa a corda num intervalo de tempo.

2.2 Determine o período de propagação da onda.

2.3 Indique qual é a relação entre a direção de propagação e a de vibração.

2.4 Determine a velocidade de propagação da onda.

 

3. A variação temporal da pressão num ponto do meio [atmosfera) é descrita por:

P(t) = P0 sen (ωt) (SI)

Das seguintes afirmações, indique a correta.

A. A amplitude de pressão é dada por P0 e está associada à altura do som.

B. A amplitude de pressão é dada por m e está associada à frequência do som.

C. A frequ ência da onda é dada por m e está associada à intensidade do som.

D. A amplitude de pressão é dada por P0 e está associada à intensidade som.

 

4. Considere dois sinais sonoros, A e B, a propagarem-se em dois meios diferentes, meio 1 e meio 2.

Nos gráficos da figura estão representadas as posições das partículas em cada um dos meios, em determinado instante, devido à propagação dos sinais. A velocidade de propagação no meio 2 é superior à velocidade de propagação no meio 1.

4.1. Compare, justificando, a frequência dos sinais A e B.

4.2. Classifique de verdadeira (V) ou falsa (F) cada uma das seguintes afirmações.

(A) A velocidade de propagação de um sinal sonoro aumenta se a amplitude de vibração diminuir.

(B) A distância percorrida pelo som, num determinado meio material, é proporcional ao tempo que o som demora a percorrê-la.

(C) O valor da velocidade de propagação do som nos líquidos nem sempre é superior ao valor da velocidade de propagação do som nos gases.

(D) Quanto maior for a temperatura do ar, menor é o valor da velocidade de propagação do som através dele.

 

5. Um jovem é capaz de produzir uma onda sonora periódica com as suas cordas vocais. Os valores da variação temporal da pressão, relativamente à pressão atmosférica num ponto do espaço de propagação da onda estão indicados no gráfico.

5.1. Relacióne estas variações da pressão com o mecanismo de propagação do som no ar.

5.2. Escreva a equação que pode descrever a variação temporal da pressão num ponto do meio onde se propaga este som.

5.3. Noutro ensaio, o jovem produz o som indicado no gráfico da figura.

 

6. Atendendo à sua natureza e ao modo como estas se propagam, as ondas podem obter diferentes classificações, sendo correto afirmar que ...

(A) ... numa onda transversal a direção de vibração é paralela à direção de propagação da onda.

(B) ... numa onda Longitudinal a direção de vibração é paralela à direção de propagação da onda.

(C) ... quando uma perturbação não necessita de um meio material para se propagar a onda diz-se mecânica.

(D) ... quando uma onda não se pode propagar no vazio mas apenas em determinados meios materiais, designa-se onda eletromagnética.

 

7. Um grupo de alunos realizou uma experiência para a determinação da velocidade do som no ar (v), na qual mediram o comprimento de onda (λ) em função da frequência (f). Foram obtidos os dados registados na tabela seguinte.

7.1 Determine a velocidade do som no ar obtida experimentalmente por este grupo de alunos. Comece por obter na calculadora gráfica a equação da reta que melhor se ajusta ao conjunto de medições efetuadas.

7.2 Sabendo que o valor tabelado para a velocidade do som no ar é 340,0 m s-1, avalie a exatidão do resultado calculando o erro percentual.

 

 

8. A seguinte figura representa oscilações de camadas do ar numa zona do espaço, ao longo do tempo, quando uma onda sonora se propaga. Indica-se um ponto O do espaço.

A variação de pressão ao Longo do tempo no ponto O, em relação à pressão atmosférica, é dada pela seguinte função p(t):

Selecione a opção correta:

(A) No ponto O a pressão varia, tomando alternadamente valores positivos e negativos.

(B) No instante correspondente à imagem C, o ponto O está numa zona de rarefação e a função p(t) tem o valor mínimo.

(C) No instante correspondente à imagem A, o ponto O está numa zona de compressão e a função p(t) tem o valor máximo.

(D) O intervalo de tempo que decorre entre um máximo e um mínimo sucessivos na função p(t) é um período.

 

9. O Gonçalo produz uma onda numa corda, cuja forma, em certo instante, está mostrada na Figura I. Na Figura II, está representado o deslocamento vertical de um ponto dessa corda em função do tempo.

9.1 Em qual das figuras está representada a periodicidade temporal da onda? Justifique.

9.2 Selecione a alternativa que lhe permite obter a velocidade de propagação da onda em unidades SI.

A. 0.50/0,80

B. 0,50 x 0,80

C. 0.75/0,80

D. 0,75 x 0,80

9.3 Sabendo que se trata de uma onda transversal, que relação existe entre a direção de perturbação e a direção de propagação da onda?

 

10. Os tsunamis são gerados por atividade sísmica, como tremores de terra, vulcões, etc.

As ondas geradas movem-se a uma velocidade de 500 km h- 1, aproximadamente, com períodos que vão de 5 a 60 minutos.

10.1. Qual a ordem de grandeza do comprimento de onda das ondas do tsunami?

10.2. Ocorreu uma erupção vulcânica num ponto do oceano a 1500 km de uma ilha da Indonésia. Quanto tempo demora o tsunami resultante a atingir a costa da ilha?

 

11. Observando a figura, o que pode concluir acerca das direções de vibração e de propagação de uma onda sonora no meio gasoso?

 

12. Cristas de ondas de água são detetadas num dado ponto à razão de seis por minuto. Se a velocidade de propagação das ondas for 5,00 m s-1, qual é o comprimento de onda?

A. λ = 50,0 m

B. λ = 30,0 m

C. λ = 15,0 m

D. λ = 1,20 m

 

13. A figura representa, no instante t = to, uma onda provocada por uma fonte geradora de impulsos com período 2 x 10-3 s, que se propaga num determinado meio, no sentido positivo do eixo dos xx.

13.1 Com base na informação do gráfico, selecione a opção que lhe permite obter a velocidade de propagação da onda em unidades SI.

A. 15 / 2 x 10-3 m s-1

B. 10 / 2 x 10-3 m s-1

C. 15 x 2 x 10-3 m s-1

D. 10 x 2 x 10-3 m s-1

13.2 De entre os gráficos seguintes, selecione o que melhor representa a mesma onda, num instante t = to + 3/4 T

 

 


14. Um barco equipado com um sonar realizou testes emitindo em simultâneo um sinal quer pela água quer pelo ar, que foi refletido por uma escarpa que se encontrava a uma certa distância. O eco do sinal enviado pela água foi recebido 0,200 s depois da sua emissão, 0,680 s antes da receção do eco do que foi enviado pelo ar.

14.1 Que tipo de sinais usam os aparelhos SONAR?

14.2 Determine a relação entre os valores do comprimento de onda do sinal quando se propaga pelo ar e quando se propaga pela água.

14.3 Admitindo que nas condições atmosféricas do local a velocidade de propagação do sinal no ar foi de 341 m s-1, determine a distância a que se encontrava a escarpa.

 

15. A figura representa dois sinais elétricos sinusoidais, A e B, visualizados num osciloscópio, correspondentes a dois sinais sonoros captados por um microfone.

a) A razão entre as frequências dos sinais A e B e a razão entre as amplitudes desses mesmos sinais são, respetivamente:

(A) 5 e 2

(B) 1/5 e 1/2

(C) 5 e 1/2

(D) 1/5 e 2

b) Indique, justificando, que sinal corresponde ao som mais alto.

 

16. A figura que se segue representa o modo como uma onda sonora se propaga no ar.

16.1. Que designação se atribui à onda apresentada, atendendo ao modo como se propaga? Justifique.

16.2. Indique, justificando, como se classifica a onda relativamente à sua natureza.

 

17. Por que razão quando ocorre uma explosão distante um observador sente primeiro a terra a tremer e só depois ouve o som?

 

18. O diapasão consiste numa barra de aço de secção quadrangular dobrada em forma de U. Batendo num dos ramos do diapasão, ele fica a vibrar, emitindo um som.

18.1 Caracterize o som emitido pelo diapasão se se aumentar a intensidade da força com que se bate num dos seus ramos.

18.2 Refira o nome do dispositivo que deve ser ligado ao osciloscópio para que seja possível analisar o som emitido pelo diapasão.

18.3 Considere o sinal elétrico da figura, resultante da conversão de um sinal sonoro emitido pelo diapasão. Determine o comprimento de onda do som, no ar, nas condições em que foi realizada a experiência.

A velocidade de propagação do som no ar é de 343 m s-1.

 

 

19. Fez-se vibrar as cordas de uma viola com frequências f1 = 297 Hz e f2 = 396 Hz. As ondas sonoras geradas propagaram-se no ar à velocidade de 340 m s-1.

Selecione a opção que corresponde à relação entre os comprimentos de onda das duas ondas sonoras.

 

 

20. Considere que um diapasão é percutido e fica a vibrar durante um determinado tempo. Suponha, por simplicidade, que a amplitude do movimento das duas hastes, relativamente às respetivas posições de equilíbrio (repouso). se mantém constante durante 2 s.

O gráfico ao lado representa quer a vibração ao longo do tempo de uma pequena porção da superfície do diapasão quer a oscilação ao longo do tempo de uma pequena porção de ar circundante ao diapasão.

20.1 Pela análise do gráfico, pode ve rificar-se que o movimento do diapasão, em torno da posição de equilíbrio, se repete ao longo de intervalos regulares. Indique como se designa este fenómeno.

20.2 O gráfico traduz a periodicidade espacial ou temporal da onda sonora produzida pelo diapasão?

20.3 Ao intervalo de tempo em que o diapasão demora a realizar uma vibração completa chama-se

A. período.

B. frequência .

C. amplitude.

D. velocidade de propagação.

20.4 De acordo com a informação do gráfico, quantas vezes um ponto do meio gasoso sofre a elongação máxima?

A. 2

B. 4

C. 5

D. 1

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