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Instituto Militar de Engenharia (IME) 2021

Questão 20 — Física: Acústica — Tubos Sonoros

Física Acústica — Tubos Sonoros

Instituto Militar de Engenharia (IME) 2021 Médio

Instituto Militar de Engenharia (IME) · Concurso de Formação e Graduação

Gabarito disponível

Gás | v [m/s]
argônio | 319
criptônio | 221
hélio | 1007
hidrogênio | 1270
oxigênio | 326
xenônio | 178

fonte: https://pages.mtu.edu/∼suits/SpeedofSoundOther.html

A tabela mostra a velocidade v do som, a 20 °C e 1 atm, em seis gases diferentes. Quando um tubo aberto em uma das extremidades é enchido com oxigênio, a frequência do primeiro harmônico do som produzido pelo tubo é 163 Hz. Quando o oxigênio é substituído por um dos cinco gases restantes, a frequência do quinto harmônico do som produzido pelo tubo é 2517,5 Hz. Isso significa que o gás escolhido para o segundo experimento foi o:
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Tubo aberto numa extremidade: f₁ = v/4L, com harmônicos ímpares; L = 0,5 m e v = 1007 m/s (hélio).

Com oxigênio, f₁ = v/(4L) → 163 = 326/(4L) → L = 0,5 m. O quinto harmônico é f₅ = 5v/(4L) = 5v/2. Igualando a 2517,5 Hz, v = 1007 m/s, que na tabela é o hélio.

Análise das alternativas

Argônio (319), criptônio (221), hidrogênio (1270) e xenônio (178) dariam f₅ = 5v/2 de 797,5; 552,5; 3175 e 445 Hz, nenhum igual a 2517,5 Hz.

Referência: Acústica: tubos sonoros fechados em uma extremidade.

Resolução comentada do VaiConcursos.

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Gabarito: C

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito definitivo da prova objetiva do IME — Vestibular 2021-2022