Um tubo cilíndrico está totalmente cheio de água e tem uma torneira fechada em sua parte inferior. Quando a torneira é aberta, a água escoa, fazendo com que seu nível, dentro do cilindro, abaixe com uma velocidade constante de 1 cm/s. Um diapasão de frequência 440 Hz é colocado para vibrar próximo à extremidade superior do cilindro e a torneira é aberta.

Sabendo que a velocidade de propagação do som no ar dentro do tubo cilíndrico é 352 m/s, o intervalo de tempo necessário para que sejam produzidas, dentro desse tubo, ondas sonoras estacionárias com frequência igual à do modo fundamental de ressonância é de

  • a

    15 s.

  • b

    25 s.

  • c

    20 s.

  • d

    10 s. 

  • e

    30 s.

Alternativa C

O modo fundamental corresponde ao 1° harmônico no tubo (fechado em uma das extremidades).

A figura a seguis ilustra a configuração da onda estacionária no interior do tubo nesta situação

     

Na equação fundamental da ondulatória:

começar estilo tamanho matemático 14px atributos de tabela alinhamento de coluna right center left espaçamento de coluna 0px fim dos atributos linha com célula com reto V espaço fim da célula igual a célula com espaço reto lambda espaço vezes espaço reto f fim da célula linha com blank blank blank linha com célula com 352 espaço fim da célula igual a célula com espaço 4 espaço vezes espaço caligráfica l espaço vezes espaço 440 fim da célula linha com blank blank blank linha com célula com caligráfica l espaço fim da célula igual a célula com espaço 0 vírgula 2 espaço reto m espaço igual a espaço 20 espaço cm fim da célula fim da tabela fim do estilo

Como a água escoa na taxa de 1 cm/s, a posição do seu nível atingirá 20 cm após 20s.