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ITA · Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA)

Questão 19 — Física: Ondas — Ondas Sonoras em Tubos

Física Ondas — Ondas Sonoras em Tubos

ITA Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2018 — Física

Gabarito disponível

Texto-base:
Quando precisar use os seguintes valores para as constantes: Constante da gravitação universal G = 7 × 10⁻¹¹ m³/kg.s². Aceleração da gravidade g = 10 m/s². Velocidade do som no ar = 340 m/s. Raio da Terra R = 6 400 km. Constante dos gases R = 8,3 J/mol.K. Índice adiabático do ar γ = C_P/C_V = 1,4. Massa molecular do ar M_ar = 0,029 kg/mol. Permeabilidade magnética do vácuo μ₀ = 4π × 10⁻⁷ N/A². Pressão atmosférica 1,0 atm = 100 kPa. Massa específica da água = 1,0 g/cm³

Um pêndulo simples de massa m e haste rígida de comprimento h é articulado em torno de um ponto e solto de uma posição vertical, conforme a Figura 1. Devido à gravidade, o pêndulo gira atingindo uma membrana ligada a um tubo aberto em uma das extremidades, de comprimento L e área da seção transversal S (Figura 2). Após a colisão de reduzida duração, ∆t, o pêndulo recua atingindo um ângulo máximo θ (Figura 3). Sejam ρ a densidade de equilíbrio do ar e c a velocidade do som. Supondo que energia tenha sido transferida somente para a harmônica fundamental da onda sonora plana no tubo, assinale a opção com a amplitude da oscilação das partículas do ar.
Três figuras de um tubo horizontal de comprimento L com extremidade direita fechada por membrana. Figura 1: pêndulo de massa m e haste h na vertical acima do ponto de articulação, com trajetória tracejada até a membrana. Figura 2: pêndulo para baixo tocando a membrana. Figura 3: pêndulo recuado, formando ângulo θ.
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Gabarito: A

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito ITA — Vestibular 2018 — Física