Fuvest · Física

Questões de Ondulatória e acústica da Fuvest

16 questões oficiais da Fuvest sobre Ondulatória e acústica, de 2010 a 2026, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 3 fáceis, 12 médias, 1 difícil.

Treine Ondulatória e acústica com 16 questões da Fuvest

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6 questões de Ondulatória e acústica resolvidas

Questão 1 · Fuvest 2026 · Questão 76média

O gráfico a seguir mostra o resultado do exame de audiometria tonal de um paciente. O eixo vertical refere-se ao nível de intensidade sonora α (medido em dB e aumentando de cima para baixo) necessário para que a pessoa possa ouvir o som emitido pelo audiômetro a uma dada frequência 𝑓 (medida em Hz), representada no eixo horizontal.

Quanto menor o valor de α(𝑓), melhor é a resposta auditiva do paciente naquela frequência 𝑓. O uso de aparelhos auditivos pode ser uma forma de melhorar a resposta auditiva em determinadas frequências.

Considerando os valores de α registrados em 8000 Hz e 500 Hz para esse paciente, qual a razão entre as intensidades das ondas sonoras emitidas pelo audiômetro nessas duas frequências?

Note e adote:

A relação entre o nível de intensidade sonora α(𝑓), em dB, e a intensidade I(𝑓) da onda sonora a uma frequência 𝑓 é dada por

α(𝑓) = 10 log₁₀(I(𝑓)/I₀)

onde I₀ é a intensidade do limiar da audição.

Observe que, para I(𝑓) = I₀, tem-se α = 10 log₁₀(1) = 0 dB

A
10²
B
10³
C
10⁴
D
10⁵
E
10⁶

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Gabarito: B

1. Leia o gráfico: em 500 Hz, α = 20 dB; em 8000 Hz, α = 50 dB.

2. Use a fórmula: α = 10·log(I/I₀). A diferença entre dois níveis é

α₈₀₀₀ − α₅₀₀ = 10·log(I₈₀₀₀/I₅₀₀)

50 − 20 = 30 dB → log(I₈₀₀₀/I₅₀₀) = 3 → I₈₀₀₀/I₅₀₀ = 10³

Cada 10 dB a mais multiplica a intensidade por 10; 30 dB a mais multiplicam por 1000.

Por que as outras atraem: D (10⁵) e A (10²) vêm de usar só um dos níveis (50 dB ou 20 dB) em vez da diferença entre eles.

Resposta: B

Dica: em decibéis, diferenças viram razões: Δα = 10 dB ↔ fator 10 na intensidade.

Questão 2 · Fuvest 2024 · Questão 73média

Um experimento de demonstração sobre ondas estacionárias faz uso de uma canaleta disposta horizontalmente, contendo grãos de areia fina e seca. Abaixo da canaleta, posiciona-se um alto-falante que transmite um som, produzindo, na canaleta, uma vibração, associada a uma onda estacionária com um comprimento de onda bem definido. O diagrama representa uma imagem digitalizada dos grãos de areia depositados na base da canaleta em um certo instante. Utilize a régua da figura, graduada em centímetros, para assinalar a alternativa que apresenta a melhor aproximação para o valor do comprimento de onda da vibração em questão.

A
1,2 cm
B
5,1 cm
C
6,8 cm
D
11,3 cm
E
18,1 cm

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Gabarito: C

Pelo "Note e adote", a areia se acumula onde o deslocamento é nulo, isto é, nos nós da onda estacionária.

Na régua, as faixas escuras de areia ficam aproximadamente em 1,2 cm; 4,6 cm; 8,0 cm; 11,4 cm; 14,8 cm e 18,2 cm. A distância entre faixas vizinhas é:

(18,2 − 1,2) ÷ 5 = 17 ÷ 5 ≈ 3,4 cm

Numa onda estacionária, dois nós consecutivos estão separados por meio comprimento de onda:

λ/2 = 3,4 cm → λ = 6,8 cm

Resposta: C (6,8 cm).

Por que as outras atraem: quem toma a distância entre nós como λ marca cerca de 3,4 cm (não há essa opção); 1,2 cm (A) é só a posição do primeiro nó; 18,1 cm (E) é a posição do último.

Dica: entre nós consecutivos (ou ventres consecutivos) cabe λ/2; entre um nó e o ventre vizinho, λ/4. Meça vários intervalos e divida para reduzir o erro.

Questão 3 · Fuvest 2017 · Questão 63média

A figura representa uma onda harmônica transversal, que se propaga no sentido positivo do eixo x, em dois instantes de tempo: t = 3 s (linha cheia) e t = 7 s (linha tracejada).

Dentre as alternativas, a que pode corresponder à velocidade de propagação dessa onda é

A
0,14 m/s
B
0,25 m/s
C
0,33 m/s
D
1,00 m/s
E
2,00 m/s

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Gabarito: B

1. Comprimento de onda: na linha cheia, há crista em x = 0 e vales em x = −2 m e x = 2 m. De um vale ao outro: λ = 4 m.

2. Deslocamento: a crista da linha cheia (t = 3 s) está em x = 0; a crista tracejada (t = 7 s) está em x = 1 m. Como a onda anda no sentido positivo, em Δt = 4 s ela avançou 1 m, ou 1 m mais um número inteiro de comprimentos de onda (5 m, 9 m...), já que a figura se repete a cada λ.

3. Velocidade:

v = Δx ÷ Δt = 1 ÷ 4 = 0,25 m/s

(Outras possibilidades seriam 5 ÷ 4 = 1,25 m/s, 9 ÷ 4 = 2,25 m/s..., nenhuma nas alternativas.)

Resposta: B

Por que as outras atraem: D (1,00 m/s) divide λ pelo tempo; quem lê o deslocamento para trás (3 m) acha 0,75 m/s.

Dica: com duas "fotos" de uma onda, o deslocamento só é conhecido a menos de múltiplos de λ; por isso a pergunta diz "pode corresponder".

Questão 4 · Fuvest 2015 · Questão 67difícil

A figura acima mostra parte do teclado de um piano. Os valores das frequências das notas sucessivas, incluindo os sustenidos, representados pelo símbolo #, obedecem a uma progressão geométrica crescente da esquerda para a direita; a razão entre as frequências de duas notas Dó consecutivas vale 2; a frequência da nota Lá do teclado da figura é 440 Hz. O comprimento de onda, no ar, da nota Sol indicada na figura é próximo de

A
0,56 m
B
0,86 m
C
1,06 m
D
1,12 m
E
1,45 m

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Gabarito: B

De um Dó ao seguinte há 12 notas (com os sustenidos) e a frequência dobra. Em PG, a razão entre duas notas vizinhas é 2^1/12 = 1,059.

1. Quantas notas separam Sol de Lá: no teclado, Sol → Sol# → Lá: são 2 passos.

2. Frequência do Sol:

f_Lá = f_Sol × (1,059)² = f_Sol × 1,12

f_Sol = 440 ÷ 1,12 ≈ 393 Hz

3. Comprimento de onda no ar:

λ = v ÷ f = 340 ÷ 393 ≈ 0,86 m

Resposta: B

Por que as outras atraem: D (1,12 m) mistura o fator 1,12 com a resposta; quem multiplica em vez de dividir acha f maior e λ menor, perto de A.

Dica: em escala temperada, cada semitom multiplica a frequência por 2^1/12; conte as teclas (brancas e pretas) entre as notas.

Questão 5 · Fuvest 2014 · Questão 20média

O Sr. Rubinato, um músico aposentado, gosta de ouvir seus velhos discos sentado em uma poltrona. Está ouvindo um conhecido solo de violino quando sua esposa Matilde afasta a caixa acústica da direita (C_d) de uma distância ℓ, como visto na figura abaixo.

Em seguida, Sr. Rubinato reclama: — Não consigo mais ouvir o Lá do violino, que antes soava bastante forte! Dentre as alternativas abaixo para a distância ℓ, a única compatível com a reclamação do Sr. Rubinato é

A
38 cm
B
44 cm
C
60 cm
D
75 cm
E
150 cm

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Gabarito: A

Os dois alto-falantes emitem a mesma nota em fase. Antes, estavam à mesma distância L: as ondas chegavam em fase e somavam (interferência construtiva). Depois, a caixa da direita fica a L + ℓ: para o Lá "sumir", as ondas devem chegar em oposição de fase (interferência destrutiva).

1. Comprimento de onda do Lá

λ = v/f = 330/440 = 0,75 m = 75 cm

2. Condição de interferência destrutiva

A diferença de caminho deve ser um número ímpar de meios comprimentos de onda: ℓ = λ/2, 3λ/2, ...

λ/2 = 37,5 cm ≈ 38 cm

Resposta: A

Por que as outras atraem: 75 cm (D) e 150 cm (E) são λ e 2λ, que dão interferência construtiva; 44 cm e 60 cm não correspondem a nenhum múltiplo ímpar de λ/2.

Dica: diferença de caminho = nλ → reforço; (n + ½)λ → cancelamento.

Questão 6 · Fuvest 2013 · Questão 20fácil

Uma flauta andina, ou flauta de pã, é constituída por uma série de tubos de madeira, de comprimentos diferentes, atados uns aos outros por fios vegetais. As extremidades inferiores dos tubos são fechadas. A frequência fundamental de ressonância em tubos desse tipo corresponde ao comprimento de onda igual a 4 vezes o comprimento do tubo. Em uma dessas flautas, os comprimentos dos tubos correspondentes, respectivamente, às notas Mi (660 Hz) e Lá (220 Hz) são, aproximadamente,

A
6,6 cm e 2,2 cm.
B
22 cm e 5,4 cm.
C
12 cm e 37 cm.
D
50 cm e 1,5 m.
E
50 cm e 16 cm.

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Gabarito: C

Pelo enunciado, no tubo fechado em uma ponta, λ = 4L, ou seja, L = λ ÷ 4. Com v = λ × f e v = 330 m/s:

L = v ÷ (4f)

Mi (660 Hz): L = 330 ÷ (4 × 660) = 330 ÷ 2640 = 0,125 m ≈ 12 cm

Lá (220 Hz): L = 330 ÷ (4 × 220) = 330 ÷ 880 = 0,375 m ≈ 37 cm

Resposta: C

Por que as outras atraem: quem esquece o fator 4 obtém 50 cm e 1,5 m (alternativa D); quem inverte a relação f × L acha o tubo do Mi maior.

Dica: nota mais aguda (frequência maior) sai de tubo mais curto. Como 660 = 3 × 220, o tubo do Mi tem 1/3 do comprimento do tubo do Lá.