Ao tocar as cordas de um violão, o músico percebe que ele está desafinado. Com o intuito de afiná-lo, o músico utiliza um diapasão de 440Hz (nota musical Lá). Fazendo vibrar simultaneamente o diapasão e a corda Lá do violão, ele percebe um batimento de 1Hz. Alterando a tensão nessa corda, ele elimina o batimento. A corda tem um comprimento de 0,80m. Com base nessas informações, é correto afirmar:
a) Modificando-se a tensão na corda, altera-se a velocidade de propagação da onda na corda.
b) Quando a corda estiver afinada, a frequência correspondente ao terceiro harmônico será de 660Hz.
c) A onda na corda é uma onda do tipo estacionária.
d) O comprimento de onda do primeiro harmônico é 0,80m.
e) A velocidade de propagação da onda nessa corda, após ter sido afinada, é de 704m/s.
O Batimento ocorre quando quando duas frequências, $f_1$ e $f_2$, interferem entre si, assim, a intensidade da onda sonora resultante alternará entre som forte e fraco, numa frequência $f_b = |f_1-f_2|$, que podemos chamar de frequência de batimento.
Afinar a corda significa $f_b = 0$, ou seja, tornar a frequência da corda desafinada igual frequência da nota Lá, ou seja, $f = 440~\pu{Hz}$.
Ademais, é importante lembrar que a frequência da onda numa corda é $f_n = \dfrac{n}{2L}\sqrt{\dfrac{T}{\mu}~}$, em que $n = \{1,~2,~3,~\cdots\}$ é o harmônico considerado, $L$ é o comprimento da corda, $T$ e $\mu$ são, respectivamente, a tensão e a densidade linear na corda.
Do exposto, analisemos as alternativas:
$a)$ a velocidade da onda na corda é $v = \sqrt{\dfrac{T}{\mu}}$, se alterarmos a tensão $T$, certamente a velocidade mudará. $\color{green}{\text{(verdadeiro)}}$
$b)$ a frequência do primeiro harmônico dessa corda afinada é $f_1 = 440 = \dfrac{1}{2L}\sqrt{\dfrac{T}{\mu}~}$. A frequência do terceiro harmônico é $f_3 = \dfrac{3}{2L}\sqrt{\dfrac{T}{\mu}~}$, ou seja, $f_3 = 3f_1 = 1320~\pu{Hz}$ $\color{red}{\text{(falso)}}$
$c)$ por causa dos extremos da corda do violão, há superposição das ondas progressivas e, assim, formando-se ondas estacionárias na corda. $\color{green}{\text{(verdadeiro)}}$
$d)$ no primeiro harmônico, temos dois nós (extremos da corda) que formam um ventre, este que tem seu comprimento igual tanto ao comprimento da corda, como também à metade do comprimento de onda, ou seja:$$\dfrac{\lambda}{2} = L \implies \lambda = 2L \implies \lambda = 1,6~\pu{m}~~~~\color{red}{\text{(falso)}}$$
$e)$ como $440 = \dfrac{1}{2L}\sqrt{\dfrac{T}{\mu}~}$ e $v = \sqrt{\dfrac{T}{\mu}~}$, logo $v = 440\cdot 2\cdot 0,8 = 704~\pu{m/s}$ $\color{green}{\text{(verdadeiro)}}$