Questões e Problemas Resolvidos de Física: ENEM e Vestibular

Física > Ondulatória > 2021

Fácil ENEM 2021

Código: ENEM-2021-092

O sino dos ventos é composto por várias barras metálicas de mesmo material e espessura, mas de comprimentos diferentes, conforme a figura.
Figura ilustrativa de um sino dos ventos com barras metálicas de diferentes comprimentos.

Figura ilustrativa de um sino dos ventos com barras metálicas de diferentes comprimentos.

Considere \(f_1\) e \(v_1\), respectivamente, como a frequência fundamental e a velocidade de propagação do som emitido pela barra de menor comprimento, e \(f_2\) e \(v_2\) são essas mesmas grandezas para o som emitido pela barra de maior comprimento.
As relações entre as frequências fundamentais e entre as velocidades de propagação são, respectivamente:

Alternativas

A) \(f_1 < f_2\) e \(v_1 = v_2\)

B) \(f_1 < f_2\) e \(v_1 < v_2\)

C) \(f_1 > f_2\) e \(v_1 < v_2\)

D) \(f_1 > f_2\) e \(v_1 = v_2\) Correta

E) \(f_1 > f_2\) e \(v_1 > v_2\)

Resolução Comentada

1. Como as barras são feitas do mesmo material, a velocidade de propagação do som no interior do metal depende apenas das características do meio. Portanto, a velocidade de propagação é a mesma para ambas as barras: \(v_1 = v_2\).

2. Para ondas estacionárias em barras metálicas, o comprimento de onda fundamental é proporcional ao comprimento da barra. Quanto menor o comprimento da barra (\(L_1 < L_2\)), menor será o comprimento de onda (\(\lambda_1 < \lambda_2\)).

3. Usando a equação fundamental da ondulatória \(v = \lambda \cdot f\), como a velocidade \(v\) é constante, a frequência é inversamente proporcional ao comprimento de onda. Logo, a barra menor emite som com maior frequência: \(f_1 > f_2\).

Alternativa D.

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