PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 19 do ITA 2025
Texto-base das questões 13 a 24 · 1ª fase
Quando necessário, use os seguintes valores para as constantes:
Aceleração local da gravidade g = 10\ \text{m/s}^2.
Constante de gravitação universal G = 6{,}7 \times 10^{-11}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2.
Massa da Terra M_{Terra} = 6{,}0 \times 10^{24}\ \text{kg}.
Constante de Planck vezes a velocidade da luz hc = 1240\ \text{eV}\cdot\text{nm}.
Permissividade elétrica no vácuo \varepsilon_0 = 8{,}85 \times 10^{-12}\ \text{C}^2\cdot\text{N}^{-1}\cdot\text{m}^{-2}.
O estetoscópio é um instrumento amplamente utilizado por profissionais de saúde para auscultar sons internos do corpo humano, como batimentos cardíacos e fluxo sanguíneo. Considere o modelo simplificado de um estetoscópio, ilustrado na figura, composto de um cone truncado de bases circulares, cuja base maior possui raio R_1, e a base menor, raio R_2. Nos cilindros, perfeitamente conectados em cada base, há pistões finos e rígidos de massa desprezível, que podem se mover para cima e para baixo sem atrito. Considere que a onda sonora atinge toda a superfície do pistão maior e que sua energia é transferida integralmente para o pistão menor.
Assinale a alternativa que corresponde à amplificação, em dB, em função dos raios das extremidades do estetoscópio.

- A2\log\left(\frac{R_1}{R_2}\right)
- B4\log\left(\frac{R_1}{R_2}\right)
- C20\log\left(\frac{R_1}{R_2}\right)
- D40\log\left(\frac{R_1}{R_2}\right)
- E80\log\left(\frac{R_1}{R_2}\right)
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Resolução comentada
O nível de intensidade sonoro em decibéis é \beta = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right). A amplificação é a diferença entre os níveis de saída e de entrada:
A intensidade é a potência dividida pela área, I = P/A.
- A energia é transferida integralmente de um pistão ao outro, então a potência é a mesma: P_1 = P_2 = P.
- Intensidade no pistão maior: I_1 = \frac{P}{\pi R_1^2}.
- Intensidade no pistão menor: I_2 = \frac{P}{\pi R_2^2}.
- Razão: \frac{I_2}{I_1} = \frac{R_1^2}{R_2^2} = \left(\frac{R_1}{R_2}\right)^2.
Substituindo:
O expoente 2 sai do logaritmo multiplicando, e 10\times 2 = 20.
Alternativa C.
Pegadinha: A alternativa D engana quem usa 20log (fórmula para amplitude) e ainda eleva a razão de raios ao quadrado, contando o fator 2 duas vezes.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AUsa o fator 2 do expoente, mas esquece o fator 10 da definição de decibel.
- BNão corresponde à definição de decibel; resulta de combinação errada dos fatores.
- DUsa 20 como fator do decibel (válido para amplitude) e ainda multiplica pelo expoente 2.
- EDuplica indevidamente o fator, como se a razão de intensidades fosse a quarta potência.
Assunto: Ondas sonoras e acústica.
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Fonte: ITA 2025 · 1ª fase. Prova oficial ↗