Questão 112 do ENEM 2017 — Física
O trombone de Quincke é um dispositivo experimental utilizado para demonstrar o fenômeno da interferência de ondas sonoras. Uma fonte emite ondas sonoras de determinada frequência na entrada do dispositivo. Essas ondas se dividem pelos dois caminhos (ADC e AEC) e se encontram no ponto C, a saída do dispositivo, onde se posiciona um detector. O trajeto ADC pode ser aumentado pelo deslocamento dessa parte do dispositivo. Com o trajeto ADC igual ao AEC, capta-se um som muito intenso na saída. Entretanto, aumentando-se gradativa mente o trajeto ADC, até que ele fique como mostrado na figura, a intensidade do som na saída fica praticamente nula. Desta forma, conhecida a velocidade do som no interior do tubo (320 m/s), é possível determinar o valor da frequência do som produzido pela fonte.
O valor da frequência, em hertz, do som produzido pela fonte sonora é
Resolução comentada
A figura mostra que, para o som sair praticamente nulo (interferência destrutiva), o trecho ADC precisou ficar 2 × (40 − 30) = 20 cm mais longo que o trecho AEC. Essa diferença de caminho corresponde a meio comprimento de onda: λ/2 = 20 cm, logo λ = 40 cm = 0,40 m. Usando v = f·λ, a frequência é f = 320/0,40 = 800 Hz.
Quem esquece de multiplicar por 2 o deslocamento do trombone, lembrando que ele tem duas hastes paralelas que se movem juntas, chega a uma diferença de caminho de apenas 10 cm, o que dobraria o valor de f para 1600 Hz — um erro comum nesse tipo de aparelho em U.