Por que alguns fones de ouvido parecem “apagar” o barulho do motor do onibus? Em um teste de bancada, um…

Questão

Por que alguns fones de ouvido parecem “apagar” o barulho do motor do onibus? Em um teste de bancada, um tecnico reproduziu um tom puro de frequencia f = 300 Hz em uma caixa acustica e mediu, com um microfone, a tensao eficaz do sinal (proporcional a amplitude da pressao sonora) perto do ouvido artificial. Sem cancelamento, o microfone indicou 0,20 V. Ao ligar o recurso de cancelamento ativo, o sistema passou a emitir um segundo som com atraso de 1,7 ms em relacao ao primeiro, e a leitura caiu para 0,05 V. O relatorio do fabricante informa que, para o ar, a velocidade do som pode ser tomada como 340 m/s e que o objetivo do algoritmo e reduzir a amplitude do som resultante no ponto do ouvido, sem bloquear fisicamente o canal. Com base nos dados do teste, identifique a frase mais adequada para um folheto ao publico que explique o efeito do cancelamento ativo usando uma analogia fisica coerente.

1. A) Explicar que o sistema reduz o barulho por refletir o som para longe do ouvido, como um espelho que desvia a luz incidente.
2. B) Explicar que o sistema reduz o barulho por mudar a frequencia do som, como acelerar uma sirene e tornar o som menos audivel.
3. C) Explicar que o atraso de 1,7 ms torna os sons iguais e eles se somam, como duas pessoas empurrando um balanco no mesmo instante.
4. D) Explicar que o atraso de 1,7 ms torna os sons quase opostos e eles se anulam, como ondas na agua que somem ao se encontrar.
5. E) Explicar que o sistema reduz o barulho por absorver energia do ar, como uma esponja que suga a agua de um recipiente.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Calcule o período do tom: T = 1/f = 1/300 s, cerca de 3,33 ms. Passo 2: Compare o atraso com o período: 1,7 ms / 3,33 ms = 0,51 do período, ou seja, quase exatamente meio ciclo. Passo 3: Em termos de fase, a defasagem é 2πf·Δt = 2π × 300 × 0,0017 = 1,02π rad, cerca de 184 graus. Logo, os dois sons estão quase em oposição de fase. Passo 4: Sons quase opostos sofrem interferência destrutiva, e a amplitude resultante cai. Conferência com os dados: 0,05 V / 0,20 V = 0,25, ou seja, a amplitude caiu para um quarto, o que é coerente com uma interferência quase total. Passo 5: Por que as outras estão erradas. A: o sistema não reflete o som como um espelho; ele emite um segundo som que se soma ao primeiro no ouvido. B: a frequência não muda, continua em 300 Hz; o que diminui é a amplitude. C: com atraso de meio período os sons ficam opostos, e não iguais, então não se somam. E: o sistema não absorve energia do ar; ele cria outra onda que se sobrepõe e anula a primeira. Passo 6: A analogia correta é a D, em que ondas na água se anulam localmente ao se encontrarem em oposição. Ressalva: a frase para o folheto deve deixar claro que o som não desaparece do ambiente, apenas é anulado naquele ponto do ouvido, mas entre as alternativas a D é a mais adequada.

💡 Dica: Analise o efeito do atraso na fase das ondas sonoras para entender o cancelamento.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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