(UNICAMP - 2019 - 2 fase - Questão 4)
A levitação acústica consiste no emprego de ondas acústicas para exercer força sobre objetos e com isso mantê-los suspensos no ar, como a formiga representada na figura A, ou movimentá-los de forma controlada. Uma das técnicas utilizadas baseia-se na formação de ondas acústicas estacionárias entre duas placas, como ilustra a figura B, que mostra a amplitude da pressão em função da posição vertical.
a) As frequências de ressonância acústica entre duas placas, ou num tubo fechado nas duas extremidades, são dadas por fn=nv2L, sendo L a distância entre as placas, v=340m/s a velocidade do som no ar, e n um número inteiro positivo e não nulo que designa o modo. Qual é a frequência do modo ilustrado na figura B?
b) A força acústica aplicada numa pequena esfera aponta sempre na direção z e no sentido do nó de pressão mais próximo. Nas proximidades de cada nó, a força acústica pode ser aproximada por Fac=−kΔz, sendo k uma constante e Δz=z−znˊo. Ou seja, a força aponta para cima (positiva) quando a esfera está abaixo do nó (Δz negativo), e vice-versa. Se k=6,0×10−2N/m e uma esfera de massa m=1,5×10−6kg é solta a partir do repouso na posição de um nó, qual será a menor distância percorrida pela esfera até que ela volta a ficar instantaneamente em repouso? Despreze o atrito viscoso da esfera com o ar.
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