Exercícios sobre infrassom e ultrassom

Teste seus conhecimentos em Física com estes exercícios sobre ondas sonoras!

Questão 1

(UFRN) Informações diagnósticas sobre a estrutura do corpo humano podem ser obtidas pela ultrassonografia. Nessa técnica, um pulso de ultrassom é emitido por um transdutor através do corpo e é medido o intervalo de tempo entre o instante da emissão desse pulso e o da recepção dos pulsos refletidos pelas interfaces dos órgãos internos. A figura ao lado representa um exame de ultrassonografia, no qual o transdutor colocado na altura do pescoço de um paciente, cujo diâmetro da artéria carótida se deseja medir, emite pulsos com velocidade de 150.000 cm/s. Mostram-se, também, os tempos em que os pulsos refletidos pela pele do paciente e pelas paredes anterior e posterior da sua carótida foram detectados. É correto afirmar que o diâmetro da carótida do paciente, na altura do pescoço, mede:

a) 0,15 cm

b) 1,5 cm

c) 0,25 cm

d) 2,25 cm

Questão 2

Quando uma bola sonora incide na superfície de um lago, uma parte dela é refletida e a outra é transmitida para a água. Seja fI a frequência da onda incidente, fR a frequência da onda refletida e fT a frequência da onda transmitida para a água, é correto afirmar que:

a) fR = fI e fT > fI

b) fR < fI e fT > fI

c) fR = fI e f T = fI

d) fR < fI e fT = fI

Questão 3

A respeito das ondas sonoras, marque a alternativa incorreta.

a) As ondas sonoras são longitudinais e possuem o cálculo de sua velocidade dependente da densidade do meio em que se propagam.

b) O efeito Doppler é a mudança da frequência do som produzido por uma fonte em razão do movimento relativo entre fonte sonora e observador.

c) O cálculo do nível sonoro é fruto de uma equação de base logarítmica e depende da intensidade mínima sentida pelo ouvido humano.

d) O eco é um fenômeno ondulatório relacionado com a refração das ondas sonoras. A velocidade do som no ar é igual a 340 m/s.

e) As ondas sonoras podem sofrer reflexão, refração, difração e interferência.

Questão 4

De acordo com uma tabela de níveis de intensidade sonora, o nível de intensidade medido para pessoas em conversação normal e a 1 m de distância é de 60 dB. Sabendo que a intensidade mínima percebida pelo ouvido humano é de 10 -12 W/m2, determine a intensidade sonora da voz de uma pessoa em conversação normal em W/m2.

a) 10 – 2

b)10 – 5

c)10 – 7

d)10 – 1

e)10 – 6

Questão 5

Um técnico mede a intensidade do som gerado por um alto-falante em uma distância de 10 m, e o valor obtido foi de 0,040 W/m2. Determine a potência da fonte sonora, admitindo que ela seja constante e que o som propague-se uniformemente em todas as direções.

Dados: Utilize π = 3

a) 38 W

b) 48W

c) 58W

d) 68W

e) 78W

Questão 6

A uma certa distância de uma fonte sonora, que produz um som de propagação uniforme no espaço, a intensidade sonora corresponde a 0,2 W/m2. Sabendo que a potência da fonte é constante e vale 10 W, determine a distância entre a fonte e o ponto de marcação do valor da intensidade.

a) 1 m

b) 2 m

c) 4 m

d) 5 m

e) 15 m

Questão 7

(UFT – PR) Sobre as ondas sonoras, considere as seguintes afirmações:

I) As ondas sonoras são ondas transversais;

II) O eco é um fenômeno relacionado com a reflexão da onda sonora;

III) A altura de um som depende da frequência da onda sonora.

Está(ão) correta(s) somente:

a) I

b) II

c) III

d) I e II

e) II e III

Resposta - Questão 1

LETRA “B”

Por meio da figura, observamos que o tempo de ida e volta do pulso de ultrassom é de 15x10 -6 s, para a reflexão na face anterior da carótida, e de 35x10 – 6 s, para a reflexão na face posterior da carótida. Portanto, o tempo para atravessar a carótida é a diferença entre esses dois valores e corresponde a 20x10 -6 s. Na ida e volta, o pulso percorre uma distância correspondente ao dobro do diâmetro. Logo, da definição de velocidade média, temos:

v = 2.d
      Δt

1,5x105 . 20x10 -6 = 2.d

3 = 2.d

d = 1,5 cm

Resposta - Questão 2

LETRA “C”

Quando a onda passa de um meio para outro, a sua frequência permanece constante; portanto, a frequência transmitida e a frequência incidente são iguais. Na reflexão, as ondas também mantêm a sua frequência, logo, as frequências refletida e incidente também são iguais.

Resposta - Questão 3

LETRA “D”

O eco é um fenômeno ondulatório relacionado com a reflexão das ondas sonoras, e não com a refração como indica a alternativa.

Resposta - Questão 4

LETRA “E ”

Da equação do nível de intensidade sonora e utilizando propriedades logarítmicas, temos:

β = 10 . log ( I )
                   I0

60 = 10 . log (I) – log (I0)

6 = log (I) – log (10-12)

6 = log (I) + 12 . log (10)

6 = log (I) + 12

log (I) = - 6

I = 10-6 W/m2

Resposta - Questão 5

LETRA “B”

Como o som propaga-se de forma uniforme em todas as direções, a melhor área de propagação a ser considerada é a de uma esfera. Portanto, sendo a área da esfera 4 πR2, temos que a intensidade sonora é:

I = P → I.A = P → I . 4 πR2 = P
     A

P = 0,040 . 4. 3. 102

P = 48 W

Resposta - Questão 6

LETRA “B”

Como o som se propaga de forma uniforme em todas as direções, a melhor área de propagação a ser considerada é a de uma esfera. Portanto, sendo a área da esfera 4 πR2, temos que a intensidade sonora é:

I = P → I.A = P → I . 4 πR2 = P
     A

A distância entre a fonte e o ponto considerado é o raio da esfera, logo:

R2 =     P   
         4π.I

R2 =         10        
        4 . 3,14 . 0,2

R2 =    10   
        2,512

R2 = 3,99

R ≈ √4

R ≈ 2 m

Resposta - Questão 7

LETRA “E”

A afirmação I está errada. As ondas sonoras são longitudinais.