As notas musicais, assim como a grande maioria dos sons encontrados na natureza, são complexas e formadas pela superposição de várias ondas senoidais. A figura apresenta três componentes harmônicos e a composição resultante, construídas na mesma escala, para um instrumento sonoro. Essa composição carrega uma “assinatura sônica” ou timbre do corpo que a produz.
Essas componentes harmônicas apresentam iguais:
a) amplitude e velocidade.
b) amplitude e frequência.
c) frequência e velocidade.
d) amplitude e comprimento de onda.
e) frequência e comprimento de onda.
📚 Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Ondulatória
📊 Nível da Questão: Médio
📝Tema/Objetivo Geral: Analisar propriedades das ondas sonoras harmônicas e identificar quais características permanecem constantes entre elas.
🎯 Gabarito: A
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
O enunciado afirma que sons naturais, como notas musicais, são formados por superposição de ondas senoidais, chamadas de componentes harmônicas. A imagem apresenta três dessas ondas e a onda resultante (som complexo), que representa o timbre do som emitido. A pergunta busca saber quais características físicas são iguais entre essas três componentes harmônicas.
O objetivo é identificar, com base no gráfico e nos conceitos físicos, quais propriedades se mantêm constantes entre as três ondas harmônicas.
📌 Palavras-chave: componentes harmônicas, superposição, amplitude, frequência, comprimento de onda, velocidade de propagação.
Agora que o comando foi analisado e o objetivo definido, vamos abordar os conceitos e conteúdos necessários.
Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Em uma onda harmônica, podemos analisar várias características:
- Amplitude (A): altura da crista da onda — relacionada à intensidade (volume) do som.
- Frequência (f): número de oscilações por segundo — relacionada ao tom (grave ou agudo).
- Velocidade (v): depende do meio — todas as ondas em um mesmo meio se propagam com a mesma velocidade.
- Comprimento de onda (λ): distância entre dois pontos equivalentes da onda.
📌 A relação entre essas grandezas é dada por:
Velocidade = Frequência × Comprimento de onda
v = f × λ
✔ Se a velocidade for constante (mesmo meio), então frequência e comprimento de onda são inversamente proporcionais.
Com os conceitos bem estabelecidos, vamos agora interpretar o que a imagem da questão nos mostra.
Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 A figura mostra três componentes harmônicas (A, B e C), todas com mesma amplitude (altura das cristas é igual), mas com frequências diferentes — B oscila mais vezes no mesmo espaço que A, e C ainda mais que B. Como todas essas ondas viajam no mesmo meio (ar, por exemplo), elas compartilham a mesma velocidade de propagação, mesmo tendo frequências e comprimentos de onda diferentes.
A quarta linha da imagem mostra a superposição dessas ondas, resultando no som complexo com timbre característico do instrumento.
Agora que a imagem foi interpretada, vamos desenvolver o raciocínio para chegar à resposta correta.
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Observando a imagem, notamos que todas as componentes harmônicas A, B e C:
✔ Têm mesma amplitude (a altura do pico é igual).
✔ Estão no mesmo meio, o que implica mesma velocidade de propagação.
📌 Já a frequência aumenta da onda A para a C (quanto mais “juntas” estão as ondas, maior a frequência), e como a velocidade é constante, isso implica redução no comprimento de onda. Logo, frequência e comprimento de onda variam, mas amplitude e velocidade permanecem iguais.
Com esse raciocínio desenvolvido, vamos agora analisar as alternativas apresentadas.
Passo 5: Análise das Alternativas
A) Amplitude e velocidade ✅ → Correta! As três ondas harmônicas possuem a mesma amplitude (altura das ondas) e, por estarem no mesmo meio, compartilham a mesma velocidade de propagação.
B) Amplitude e frequência ❌ → As amplitudes são iguais, mas as frequências são visivelmente diferentes.
C) Frequência e velocidade ❌ → A frequência varia entre as harmônicas; apenas a velocidade se mantém.
D) Amplitude e comprimento de onda ❌ → O comprimento de onda é menor nas ondas de maior frequência.
E) Frequência e comprimento de onda ❌ → Ambos são diferentes entre as harmônicas (e inversamente proporcionais).
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 As componentes harmônicas mostradas representam ondas sonoras simples que, ao se somarem, geram um som mais complexo. Apesar de variarem em frequência e comprimento de onda, todas compartilham a mesma amplitude e se propagam no mesmo meio, mantendo, portanto, a mesma velocidade.
📌 A análise visual confirma isso: as ondas têm cristas igualmente altas e são formadas no mesmo contexto físico.
🔍 Resumo Final:
Ondas harmônicas diferentes podem ter frequências e comprimentos de onda distintos, mas ao se propagarem em um mesmo meio e com mesma intensidade, elas mantêm amplitude e velocidade constantes. Alternativa correta: A
