Universidade Federal do Ceará
Centro de Tecnologia
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Física Experiment...
1. Objetivo
- Determinação da velocidade do som no ar como uma aplicação de ressonância.
2. Material
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A amplitude resultante será a soma das outras duas:
Em alguns casos esse fenômeno pode ser perigoso. Já houve casos de pon...
Colocando o diapasão na boca do cano e variando o comprimento do cano e assim
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4.4 Mantendo o diapasão vibrando na boca do cano aumente o comprimento da
coluna de ar no cano de modo a obter um 2º máxim...
5.4 Calcule o erro percentual entre o valor da velocidade de propagação do som no ar
obtido experimentalmente e o calculan...
6. Conclusão
Com o experimento foi possível determinar a velocidade do som. Utilizando os
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  1. 1. Universidade Federal do Ceará Centro de Tecnologia Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais Física Experimental 7° Relatório - Velocidade do Som Professor: Philipe Aluno: Caio Ítalo Alves Matrícula: 345552 Turma: 14A Fortaleza 2012.1
  2. 2. 1. Objetivo - Determinação da velocidade do som no ar como uma aplicação de ressonância. 2. Material - Cano de PVC com êmbolo; - Diapasão de freqüência conhecida; - Martelo de borracha; - Fita métrica. 3. Introdução Sabe-se que todo corpo possui uma ou mais frequências naturais e quando uma fonte emite a mesma frequência do corpo ocorrem alguns fenômenos físicos como: ressonância, onda estacionária e entre outras. O conceito de ressonância está definido como quando uma fonte emite uma frequência igual à de um corpo, tende a fazer com que o corpo vibre com uma intensidade maior, consequentemente, fazendo com que a amplitude de vibração do corpo aumente. Um corpo possui uma frequência natural desta forma: Recebe de uma fonte qualquer uma onda com amplitude diferente, porém com mesma frequência:
  3. 3. A amplitude resultante será a soma das outras duas: Em alguns casos esse fenômeno pode ser perigoso. Já houve casos de pontes que, por causa de ventos que possuíam uma frequência bem próxima da frequência da ponte, ocorreu uma ressonância e a vibração da ponte foi tão grande que foi totalmente destruída. Ponte Tacoma Narrows, 7 de Novembro de 1940. Estados Unidos. A partir desta breve explicação podem-se retirar algumas ideias: como a amplitude aumenta, no caso do som, a ressonância reforça o som produzido; no caso de um balanço, a amplitude aumenta cada vez mais. Assim, podemos determinar a velocidade do som, utilizando um tubo que possa sofrer variações em seu comprimento e com um instrumento chamado diapasão que possui uma frequência conhecida. As ondas sonoras que entram e as que saem produzem uma onda estacionária com pontos de interferência construtivas e destrutivas chamados nós e anti-nós, respectivamente.
  4. 4. Colocando o diapasão na boca do cano e variando o comprimento do cano e assim variando a coluna de ar que entra no cano, haverá um momento que a intensidade do som será máxima. Terá as seguintes características: Se prosseguirmos aumentando, veremos que há outro máximo e percebe-se que a intensidade do som é mais reforçada quando no êmbolo encontra-se um nó. L’ Como podemos ver L’ - L = 1/2 λ e sabe-se que v = λ.f temos que: v = 2 (L’ - L).f. Assim, pode-se ser determinada a velocidade do som. 4.Procedimento 4.1 Anote a freqüência do diapasão. f = 440 Hz. 4.2 Golpeie o diapasão com o martelo de borracha e coloque-o vibrando próximo da boca do cano de PVC, como mostra a fig. 7.2. 4.3 Mantendo o diapasão vibrando na boca do cano, movimente o êmbolo de modo a aumentar o comprimento da coluna de ar no cano. Fique atento à intensidade sonora. Quando a intensidade atingir um máximo meça o comprimento h1. Repita o procedimento de modo a obter três medidas independentes e tire uma média. h1(cm) h1(cm) h1(cm) Média(cm) 17,0 18,5 19,5 18,3
  5. 5. 4.4 Mantendo o diapasão vibrando na boca do cano aumente o comprimento da coluna de ar no cano de modo a obter um 2º máximo sonoro. Quando a intensidade atingir um máximo meça o comprimento h2. Repita o procedimento de modo a obter três medidas independentes e tire uma média. h2(cm) h2(cm) h2(cm) Média(cm) 57,0 56,0 59,0 57,3 4.5 Repita o procedimento anterior de modo a obter um 3º máximo. Faça três medidas independentes de h3 e tire uma média. h3(cm) h3(cm) h3(cm) Média(cm) 95,0 97,5 97,5 96,6 4.6 Anote a temperatura ambiente: ta = 25,4 °C. 4.7 Meça o comprimento máximo que a coluna de ar pode ter no cano utilizado: hmàx = 115,0 cm. 4.8 Meça o diâmetro interno do cano dint = 4,5 cm. 5. Questionário 5.1 Determine a velocidade do som: V(m/s) A partir de h1 (médio) sem considerar a “correção de extremidade” 322,1 A partir de h1 (médio) considerando a “correção de extremidade” 345,8 A partir dos valores médios de h1 e h2 343,2 A partir dos valores médios de h2 e h3 345,8 5.2 Calcule a velocidade teórica, utilizando a equação termodinâmica: V = 331 + 2/3 T em m/s onde T é a temperatura ambiente, em graus centesimais. (A velocidade do som no ar a 0° C é 331m/s. Para cada grau centígrado acima de 0°C, a velocidade do som aumenta 2/3 m/s). V = 331 + (2.25,4)/3 = 347,9 m/s 5.3 Determine a velocidade do som pela média dos três últimos valores da questão 1. 337,0 m/s.
  6. 6. 5.4 Calcule o erro percentual entre o valor da velocidade de propagação do som no ar obtido experimentalmente e o calculando teórico. EP =(347,9-337).100/347,9 = 3,1% 5.5 Quais as causas prováveis dos erros cometidos? Erros no manuseio dos equipamentos, atrapalhando nas medições de comprimento, a dificuldade de ouvir o som máximo, alterando os resultados e entre outras. 5.6 Será possível obterem-se novos máximos de intensidade sonora, além dos três observados, para outros comprimentos da coluna de ar dentro do cano? Raciocine ou experimente. Justifique. Para a frequência de 440 Hz não haverá outro máximo sonora, pois pela equaçãov = 2 (L’ - L).f e considerando a média de h3 = L temos que: 347,9 = 2(L’ - 0,966).440 = 1,36 m. Significa que o próximo máximo seria aos 1,36 m, porém o tubo sonoro só alcança os 1,15 m. 5.7 Quais seriam os valores de h1,h2,h3 se o diapasão tivesse a freqüência de 880 Hz? (não considerar a correção de extremidade). De v = λ.f temos: 347,9 = λ.880 λ = 0,395m. Como h1é igual a λ/4 temos que h1 = 0,099 m ou 9,9 cm. Dev = 2(h2 - h1).f temos: 347,9/880 = 2h2 - 2.0,099 h2 = (0,395 + 0,198)/2 = 0,593/2 = 0,297 m ou 29,7 cm. De v = 2(h3 - h2).f temos: (0,395 + 2.0,297)/2 = h3 = 0,494 m ou 49,4 cm
  7. 7. 6. Conclusão Com o experimento foi possível determinar a velocidade do som. Utilizando os conceitos de ressonância, onda estacionária e interferência. Foi possível concluir que o som é influenciado pela temperatura e pelo meio de propagação. Quanto maior a temperatura, maior a velocidade do som. Quanto mais próximas estiverem as moléculas uma das outras, maior será a velocidade do som. 7. Bibliografia http://www.infoescola.com/fisica/ressonancia/ http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/ressonancia.php http://fisica.uc.pt/data/20032004/apontamentos/apnt_115_10.pdf

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