Question

Situação: As grandezas físicas utilizadas para descrever uma onda são: amplitude, frequência e comprimento de onda. As ondas sonoras podem ser classificadas pelo valor da sua frequência, conforme o texto abaixo.

Espectro sonoro é o conjunto de todas as ondas que compõem os sons audíveis e não audíveis pelo ser humano.
Os sons de frequência inferior a 20 Hz chamam-se infrassom e provocam náuseas e perturbações intestinais. Os sons de frequência superior a 20 000 Hz são os ultrassom e são usados, por exemplo, nas ecografias e nos sonares. O Homem consegue ouvir sons entre 20 Hz e 20 000 Hz e produzir sons entre 85 Hz e 1 100 Hz. Os cães conseguem ouvir sons entre os 15 Hz e os 50 000 Hz e produzem sons entre os 452 Hz e os 1 800 Hz. Os morcegos conseguem ouvir sons de frequências entre os 1000 Hz e os 120 000 Hz, mas só produzem sons a partir dos 10 000 Hz.

Solicitação: Calcule o comprimento de onda associado aos limites das regiões, considerando uma velocidade de 1500 m/s:

a) Infrassom
b) Sons audíveis
c) Ultrassom

Com base nos resultados obtidos, explique por que os aparelhos de ultrassom utilizados para diagnósticos e vários outros tipos de sensores utilizados em diagnósticos médicos devem ser projetados com frequências altas.

Answer 1

Primeiramente você deve saber que a frequência das ondas não se altera com a variação da velocidade, o fator que se altera é o comprimento de onda. Sabendo disso e da frequência de onda limite de cada uma das ondas apresentadas no enunciado, basta aplicar a equação da velocidade das ondas para calcular o seu comprimento mínimo e máximo:

v = λf ---> λ = v/f

Máximo para infrassom e mínimo para sons audíveis: 20 Hz
λ = v/f = 1500/20 = 75 m

Máximo para sons audíveis e mínimo para ultrassom: 20 kHz = 20000 Hz
λ = v/f = 1500/20000 = 0,075 m = 75 mm