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EPCAR — Escola Preparatória de Cadetes do Ar · Comando da Aeronáutica — Academia da Força Aérea (CFOAV, CFOINT e CFOINF)

Questão 59 — Física: Ondulatória — Efeito Doppler e Tubos Sonoros

Física Ondulatória — Efeito Doppler e Tubos Sonoros

EPCAR — Escola Preparatória de Cadetes do Ar

Comando da Aeronáutica — Academia da Força Aérea (CFOAV, CFOINT e CFOINF) · Exame de Admissão aos Cursos de Formação de Oficiais Aviadores, Intendentes e de Infantaria (CFOAV, CFOINT e CFOINF) 2018 · Caderno Versão A

Gabarito disponível

Nas questões de Física, quando necessário, use:
• Aceleração da gravidade: g = 10 m/s²;
• sen 19° = cos 71° = 0,3;
• sen 71°= cos 19° = 0,9;
• Velocidade da luz no vácuo: c = 3,0 · 10⁸ m/s ;
• Constante de Planck: h = 6,6 · 10⁻³⁴ J.s;
• 1eV = 1,6 · 10⁻¹⁹ J;
• Potencial elétrico no infinito: zero.

Uma fonte sonora A, em repouso, emite um sinal sonoro de frequência constante fA = 100 Hz. Um sensor S desloca-se com velocidade constante VS = 80 m/s, em relação à Terra, sobre um plano perfeitamente retilíneo, em direção à fonte sonora, como mostra a Figura 1.

Figura 1: fonte sonora A (carro com alto-falante) em repouso à esquerda; sensor S à direita movendo-se em direção à fonte com velocidade VS.

O sensor registra a frequência aparente devido à sua movimentação em relação à fonte sonora e a reenvia para um laboratório onde um sistema de caixas sonoras, acopladas a três tubos sonoros, de comprimentos L₁, L₂ e L₃, reproduz essa frequência aparente fazendo com que as colunas de ar desses tubos vibrem produzindo os harmônicos apresentados na Figura 2.

Figura 2: três tubos sonoros ligados ao sensor S por caixas sonoras: tubo de comprimento L₃ com padrão de onda estacionária de vários fusos, tubo L₂ com padrão intermediário e tubo L₁ com o padrão mais curto.

Considere que o sensor se movimenta em um local onde a velocidade do som é constante e igual a 320 m/s, que os tubos sonoros possuam diâmetros muito menores do que seus respectivos comprimentos e que a velocidade do som no interior desses tubos seja também constante e igual a 320 m/s. Considere também que a fonte A e o ar estejam em repouso em relação à Terra. Nessas condições, é correto afirmar que os comprimentos L₁, L₂ e L₃, respectivamente, em metros, são
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Gabarito: A

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito oficial — Versão A