Você está numa festa num lugar aberto escutando uma música bem animada. Sem querer, alguém esbarra no aparelho de som e diminui o volume de modo que a intensidade sonora na escala decibel fica em torno de 70 dB, considerando o lugar que você escolheu para ficar com seus colegas na festa. Felizmente, o aparelho de som possui uma função que memoriza a última posição do botão de volume, sendo esta em 85 dB. Um de seus colegas decide ir até o aparelho de som para voltar o botão de volume para a posição anterior. Com base na intensidade sonora para o limiar da audição humana I0 = 10^-12 W/m^2 qual é o valor correspondente em W/m^2 para os valores da escala decibel informados no enunciado e por qual fator n = I_max / I_min aproximadamente difere uma intensidade da outra? Chame de I_max a intensidade sonora para 85 dB e I_min a intensidade sonora para 70 dB.

Questão

Você está numa festa num lugar aberto escutando uma música bem animada. Sem querer, alguém esbarra no aparelho de som e diminui o volume de modo que a intensidade sonora na escala decibel fica em torno de 70 dB, considerando o lugar que você escolheu para ficar com seus colegas na festa. Felizmente, o aparelho de som possui uma função que memoriza a última posição do botão de volume, sendo esta em 85 dB. Um de seus colegas decide ir até o aparelho de som para voltar o botão de volume para a posição anterior.

Com base na intensidade sonora para o limiar da audição humana I0 = 10^-12 W/m^2 qual é o valor correspondente em W/m^2 para os valores da escala decibel informados no enunciado e por qual fator n = I_max / I_min aproximadamente difere uma intensidade da outra?

Chame de I_max a intensidade sonora para 85 dB e I_min a intensidade sonora para 70 dB.

Alternativas

a) I_min = 10^-2 W/m^2 , I_max = 10^-5 W/m^2 e n ≈ 1,2.

b) I_min = 10^-5 W/m^2 , I_max = 10^-3,5 W/m^2 e n ≈ 1,2.

c) I_min = 10^-3,5 W/m^2 , I_max = 10^-5 W/m^2 e n ≈ 32.

d) I_min = 10^-5 W/m^2 , I_max = 10^-3,5 W/m^2 e n ≈ 32.

97%

e) I_min = 10^-3 W/m^2 , I_max = 10^-5 W/m^2 e n ≈ 1,2.

Explicação

Pela definição do nível sonoro (em decibéis):

β=10log10(II0)\beta = 10\,\log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right)

Logo,

II0=10β/10I=I010β/10\frac{I}{I_0}=10^{\beta/10}\quad\Rightarrow\quad I = I_0\,10^{\beta/10}

Dado I0=1012W/m2I_0 = 10^{-12}\,\text{W/m}^2:

  1. Para 70dB70\,\text{dB} (isto é, β=70\beta=70):

Imin=10121070/10=1012107=105W/m2I_{\min}=10^{-12}\cdot 10^{70/10}=10^{-12}\cdot 10^{7}=10^{-5}\,\text{W/m}^2

  1. Para 85dB85\,\text{dB} (isto é, β=85\beta=85):

Imax=10121085/10=1012108,5=103,5W/m2I_{\max}=10^{-12}\cdot 10^{85/10}=10^{-12}\cdot 10^{8,5}=10^{-3,5}\,\text{W/m}^2

Agora o fator pedido:

n=ImaxImin=103,5105=101,531,632n=\frac{I_{\max}}{I_{\min}}=\frac{10^{-3,5}}{10^{-5}}=10^{1,5}\approx 31,6\approx 32

Assim, Imin=105W/m2I_{\min}=10^{-5}\,\text{W/m}^2, Imax=103,5W/m2I_{\max}=10^{-3,5}\,\text{W/m}^2 e n32n\approx 32.

Alternativa correta: (d).

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