Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

174 CAPÍTULO 17
Batimentos Os bati111e11tos acontecc1n quando duas ondas de
frequências ligcira1ncnte diferentes ../ 1 e f 2
• são detectadas si1nu ltanea1nentc.
A frequência de batiinento é dada por
!~., = .f1 - f,. (17-46)
O Efeito Doppler O efeito DoJJp/er é a mudança da frequência
observada de uma onda quando a fonte ou o detector está se movendo
e1n relação ao 1neio onde a onda está se propagando (como,
por exemplo. o ar). No caso do som, a frequência observada/ está
relacionada à frequência! da fonte através da equação
f' = f V± VD
V+ VF
(equação geral do efeito Doppler), (17-47)
e1n que l'n e
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Qf)l'OXJlll(IÇQO e 111e1101 '
Ondas de Choque Se a velocidade de uma_ fonte cm relaça, 1
ao meio é maior que a velocidade do som no me,o, a cquaçfio p,ir.,
0
efeito Doppler deixa de ser válida. Nesse caso. surgem ondas de
choque. 0 semiângulo o do cone de Mach é dado por
V
sen O= -
VF
( ângulo do cone de Mach ). (17-57)
1 PERGUNTAS
1 Em u1n primeiro experimento, uma onda sonora senoidal é produzida
em um tubo longo de ar, transportando energia a uma taxa média
P m~d.1 · Em um segundo experimento, duas ondas sonoras iguais
à primeira são produzidas simultaneamente no tubo com uma diferença
de fase e/> de O; 0,2 ou 0,5 comprimento de onda. (a) Sem
fazer cálculos no papel, ordene esses valores de c/> de acordo com
a taxa média com a qual as ondas transportam energia, em ordem
decrescente. (b) Qual é a taxa média em termos de P m~. 1
para o primeiro
valor de e/>?
2 Na Fig. 17-24, duas fontes pontuais F 1
e F 2
, que estão em fase,
emitem ondas sonoras iguais de comprimento de onda 2,0 m. Em
termos de comprimentos de onda, qual é a diferença de fase entre
as ondas que chegam ao ponto P se (a) L 1
= 38 me L,. = 34 m, (b)
L 1 = 39 me L,. = 36 m? (c) Supondo que a distância entre as fontes
é muito menor que L 1 e Li, que tipo de interferência ocorre no ponto
P nas situações (a) e (b)?
Figura 17-24 Pergunta 2.
•• p
3 Na Fig. 17-25, três tubos longos (A, B e C) estão cheios de gases
submetidos a pressões diferentes. A razão entre o módulo de elasticidade
volumétrico e a massa específica está indicada para cada
gás em termos de um valor de referência Brf p 0
. Cada tubo possui
um êmbolo na extremidade esquerda que pode produzir um pulso'
no tubo (como na Fig. 16-2). Os três pulsos são produzidos simultaneamente.
Ordene os tubos de
acordo com o tempo de chegada dos
pulsos na extremidade direita aberta
dos tubos, em ordem crescente.
4 O sexto harmônico é gerado em
um tubo. (a) Quantas extremidades
abertas o tubo possui (o tubo deve
possuir pelo menos uma)? (b) No
ponto médio do tubo existe um nó,
um antinó ou wn estado intennediário?
16Bo/Po
1
1
1-
1
4Bo/Po:
1
1
1
Bo!Po L
A
B
5 Na Fig. 17-26. o tubo A é colocado
para oscilar no terceiro harmônico
por uma pequena fonte sonora
interna. O so1n emitido na extremi-
-r-
L
_l_
1 t
'L
!-l.
1
, __ -
1 t
: L
1,:=:~' -l.
1
..=:::~-'
e
Figura 17-25 Pergunta 3.
dade direita faz ressoar quatro tubos próximos, cada um com apenas
uma extremidade aberta ( os tubos não estão desenhados em escala).
O tubo B oscila no modo fundamental, o tubo C no segundo hannônico,
o tubo D no terceiro harmônico e o tubo E no quarto hannônico.
Sem executar cálculos, ordene os cinco tubos de acordo com
seus comprimentos, em ordem decrescente. (Sugestão: desenhe as
ondas estacionárias em escala e, em seguida, desenhe os tubos em
escala.)
Figura 17-26 Pergunta 5.
..... 1 ____.! B
.____.....,! e
,._ j
--.....J'D
'-----'E
6 O tubo A tem comprimento L e uma extremidade aberta. O tubo
B ~e1? comprimento 2L e as duas extremidades abertas. Quais har­
~on~cos do tubo B têm frequências iguais às frequências de ressonanc1a
do tubo A?
7 A Fig. 17-27 mostra uma fonte Sem movimento que emite sons
com uma certa frequência e quatro detectores de som estacionários.
Ordene os detectores de acordo com a fr A • d d
. equenc1a o som que e-
tectam, da maior para a inenor.
3,
_______ _,.... .
Figura 17-27 Pergunta 7.
1 • 4
1
2 ~-----
s 1
8 U1na pessoa fica na b ·d d A
segurando uma fonte ue o1 ~ ~ tres c_an·osséis, um de cada vez.
A •
f A f A ~ emite 1 sotrop1camente sons de uma certa
requenc1a. requencia que t. .
dos can·osséis varia com ou ia pessoa ouve a uma certa distância
séis A vari·aça-o d f ~ te_1npo por causa da rotação dos carros-
. , a requencia pai· A • d
e1n função do teinpo d p· ª os tres carrosséis está plota a
com a velocidade line:r ~g. 17-28. Ordene as curvas de acor~o ( a)
angular w do can·ossel e ( c da fonte s~nora. (b) com a velocidade
decrescente.
) com o raio r do carrossel, em orden1