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Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 92 — O sino dos ventos é composto por várias barras metálicas de mesmo material e espessura, mas de comprimentos diferentes, conforme a figura. Considere…

ENEM 2021 Questão 92

O sino dos ventos é composto por várias barras metálicas de mesmo material e espessura, mas de comprimentos diferentes, conforme a figura.

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Imagem da questão

Considere $f_1$ e $v_1$, respectivamente, como a frequência fundamental e a velocidade de propagação do som emitido pela barra de menor comprimento, e $f_2$ e $v_2$ são essas mesmas grandezas para o som emitido pela barra de maior comprimento.

As relações entre as frequências fundamentais e entre as velocidades de propagação são, respectivamente,

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Resolução

Resposta correta: Letra D — F1 > f2 e v1 = v2.

A questão aborda a física das ondas sonoras em barras metálicas, como as de um sino dos ventos. O foco está em comparar a frequência fundamental (primeiro harmônico) e a velocidade de propagação do som em barras de diferentes comprimentos, mas feitas do mesmo material e espessura. O conceito-chave é que a frequência fundamental de uma barra vibrante é inversamente proporcional ao seu comprimento: quanto menor a barra, maior a frequência. Já a velocidade de propagação do som depende apenas do material e das propriedades físicas da barra (densidade e módulo de elasticidade), não do comprimento. Assim, barras de mesmo material e espessura têm a mesma velocidade de propagação do som, independentemente do comprimento. Portanto, a barra menor tem frequência fundamental maior ($f_1 > f_2$) e as velocidades são iguais ($v_1 = v_2$).

Comentários por alternativa

  1. A F1< f2 e v1 < v2.
    Errada. A alternativa afirma que a frequência fundamental e a velocidade de propagação do som são maiores na barra de maior comprimento, o que contraria o fato de que a frequência é maior na barra menor e as velocidades são iguais.
  2. B F1 < f2 e v1 = v2.
    Errada. Embora acerte que as velocidades são iguais, erra ao afirmar que a frequência fundamental da barra menor é menor que a da barra maior. O correto é o oposto: a barra menor tem frequência maior.
  3. C F1< f2 e v1 > v2.
    Errada. A frequência fundamental da barra menor realmente é maior, mas a alternativa erra ao afirmar que a velocidade de propagação do som é maior na barra menor. Para barras do mesmo material e espessura, a velocidade é igual.
  4. D F1 > f2 e v1 = v2.
    Correta. A frequência fundamental é maior na barra menor ($f_1 > f_2$) porque a frequência é inversamente proporcional ao comprimento. As velocidades de propagação do som ($v_1$ e $v_2$) são iguais porque dependem apenas do material e da espessura, que são iguais para ambas as barras.
  5. E F1 > f2 e v1 > v2.
    Errada. Embora acerte que a frequência fundamental da barra menor é maior, erra ao afirmar que a velocidade de propagação do som é maior na barra menor. A velocidade é igual para ambas, pois depende apenas do material e da espessura.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

1 / 7
1. Como a frequência fundamental de uma barra metálica depende do seu comprimento?
A frequência fundamental é inversamente proporcional ao comprimento da barra: quanto menor o comprimento, maior a frequência.
2. O que determina a velocidade de propagação do som em uma barra metálica?
A velocidade depende apenas do material (módulo de elasticidade e densidade) e da espessura, não do comprimento da barra.
3. Por que barras de mesmo material e espessura têm a mesma velocidade de propagação do som?
Porque a velocidade do som em sólidos depende apenas das propriedades físicas do material e da geometria transversal, não do comprimento.
4. O que é a frequência fundamental de um objeto vibrante?
É a menor frequência natural com que o objeto pode vibrar, também chamada de primeiro harmônico.
5. Se uma barra metálica é cortada ao meio, o que acontece com sua frequência fundamental?
A frequência fundamental dobra, pois a frequência é inversamente proporcional ao comprimento.
6. Qual a relação entre comprimento de uma barra e o tom do som produzido?
Barras mais curtas produzem sons mais agudos (frequência maior), enquanto barras mais longas produzem sons mais graves (frequência menor).
7. A velocidade do som no ar e em uma barra metálica é a mesma?
Não, a velocidade do som em uma barra metálica geralmente é muito maior do que no ar, pois depende do material sólido.

Treino guiado

Detonando o Tema

O DIMVS vai preparar 3 perguntas sobre o mesmo tema desta questão: uma fácil, uma média e uma difícil.

1. Comece pelo fácil 2. Suba para o médio 3. Feche no difícil

Ao responder, você vê a resolução, comentários das alternativas e flashcards. No fim, o resultado mostra seu domínio do tema.