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A extremidade aberta de um tubo contendo água até uma certa altura h, é colocada próximo a um alto-falante que emite um som com frequência de 680 Hz. A coluna de ar no interior do tubo entra em ressonância com alto-falante, produzindo uma onda estacionária conforme o esquema a seguir.
Mantendo a altura da coluna de água, o próximo harmônico que poderia ser produzido no interior do tubo seria o:
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Esta questão foi verificada por um de nossos administradores.
Alternativa B
Para resolver esta questão, é necessário aplicar os conceitos de ondas estacionárias em tubos sonoros.
O enunciado descreve um tubo com água em sua base e aberto no topo.
Portanto, trata-se de um Tubo Sonoro Fechado (ou semi-fechado).
Diferente dos tubos abertos (que possuem todos os harmônicos: 1º, 2º, 3º...), os tubos fechados sustentam apenas os harmônicos ímpares.
A frequência dos harmônicos é dada por: $$fn = n \cdot f1$$ Onde $n$ é um número ímpar ($n = 1, 3, 5, 7, \dots$).
Os harmônicos possíveis são:
Harmônicos pares (2º, 4º, 6º...) são impossíveis neste sistema.
Observando a figura, vemos uma configuração de ondas estacionárias com várias oscilações ("bolinhas").
Embora a ilustração esquemática possa parecer ambígua quanto à contagem exata das bolinhas, ela representa um estado de ressonância mais complexo que o fundamental ou o 3º harmônico. Em questões deste tipo, um desenho com múltiplas oscilações geralmente representa o 5º harmônico.
Se o sistema está atualmente ressoando no 5º harmônico, a pergunta pede o próximo harmônico que poderia ser produzido mantendo a geometria (altura da coluna de água).
Como a sequência é estritamente ímpar: $$5^{\text{o}} \rightarrow 7^{\text{o}} \rightarrow 9^{\text{o}} \dots$$
O próximo harmônico válido após o 5º é o 7º.
Alternativa B.