Exercício 2 · Exame Nacional Física e Química A 1.ª fase 2023

2. As baleias produzem sons de frequências muito variadas.

2.1.

O documentário Descoberta 52: a busca da baleia mais solitária do mundo, lançado em 2021, conta a procura de uma invulgar baleia que vocalizava a $52\text{ Hz}$, frequência essa maior do que a das restantes baleias. Talvez por esse motivo não fosse «ouvida» pelas outras baleias, mesmo que se movimentassem nas mesmas águas e à mesma profundidade.

Pode concluir-se que, nessas condições, comparativamente ao som emitido pelas outras baleias, o som de $52\text{ Hz}$

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2.2.

Os cientistas conseguem estimar o comprimento dos cachalotes através da análise dos ultrassons que estes emitem e do cálculo do comprimento do saco de espermacete, $d$.

A Figura 1 é uma representação de um cachalote, na qual se evidenciam o saco de espermacete, que contém gordura, e os sacos distal e frontal, que contêm ar.

O som é produzido na parte da frente da cabeça, junto ao saco distal, e percorre a distância $d$. Ao chegar ao saco frontal, o som é refletido, percorrendo novamente a distância $d$. Quando chega ao saco distal, parte do som transmite-se para a água, formando o pulso $\text{p}_1$, enquanto o restante é novamente refletido para o saco de espermacete, repetindo-se o processo, que acaba por formar outros pulsos ($\text{p}_2, \text{p}_3, \dots$).

A Figura 2 mostra o registo de uma série de pulsos de um cachalote, detetados por um hidrofone, e a respetiva escala temporal.

Considere que o módulo da velocidade de propagação do som no saco de espermacete é $1400\text{ m s}^{-1}$.

Determine o comprimento do saco de espermacete, $d$.