Alternativa B
Análise da Questão
Para resolver esta questão, é necessário aplicar os conceitos de ondas estacionárias em tubos sonoros.
1. Identificação do Sistema Físico
O enunciado descreve um tubo com água em sua base e aberto no topo.
- Base (água): Funciona como uma parede rígida, criando um nó de deslocamento (ponto sem vibração).
- Topo (aberto): Funciona como uma extremidade livre, criando um ventre de deslocamento (ponto de máxima vibração).
Portanto, trata-se de um Tubo Sonoro Fechado (ou semi-fechado).
2. Propriedade dos Harmônicos em Tubos Fechados
Diferente dos tubos abertos (que possuem todos os harmônicos: 1º, 2º, 3º...), os tubos fechados sustentam apenas os harmônicos ímpares.
A frequência dos harmônicos é dada por:
f_n = n \cdot f_1
Onde n é um número ímpar (n = 1, 3, 5, 7, \dots).
Os harmônicos possíveis são:
- 1º Harmônico (Fundamental)
- 3º Harmônico
- 5º Harmônico
- 7º Harmônico
- ... e assim sucessivamente.
Harmônicos pares (2º, 4º, 6º...) são impossíveis neste sistema.
3. Interpretação do Esquema
Observando a figura, vemos uma configuração de ondas estacionárias com várias oscilações ("bolinhas").
- Um tubo fechado com o 3º harmônico possui 3 ventres de deslocamento.
- Um tubo fechado com o 5º harmônico possui 5 ventres de deslocamento.
Embora a ilustração esquemática possa parecer ambígua quanto à contagem exata das bolinhas, ela representa um estado de ressonância mais complexo que o fundamental ou o 3º harmônico. Em questões deste tipo, um desenho com múltiplas oscilações geralmente representa o 5º harmônico.
4. Determinação do Próximo Harmônico
Se o sistema está atualmente ressoando no 5º harmônico, a pergunta pede o próximo harmônico que poderia ser produzido mantendo a geometria (altura da coluna de água).
Como a sequência é estritamente ímpar:
5^{\text{o}} \rightarrow 7^{\text{o}} \rightarrow 9^{\text{o}} \dots
O próximo harmônico válido após o 5º é o 7º.
Resumo
- Sistema: Tubo fechado (água no fundo).
- Regra: Apenas harmônicos ímpares ($1, 3, 5, 7...$).
- Estado Atual: 5º harmônico (inferido pela complexidade do desenho).
- Próximo Estado: 7º harmônico.
Alternativa B.