AL2.2-Determinação da velocidade do som
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Física e Química A – Ano 2
Curso Científico - Humanístico de Ciências e Tecnologias
Comunicações
Ano Lectivo 2009/2010 Almira Moura/Catarina Santos
ESCOLA SECUNDÁRIA DA QUINTA DAS FLORES
AL2.2. Determinação da velocidade do som
NOME: __________________________________________________________________________________________________ 11.º Ano Turma __ N.º ______
Questão Problema: Dois amigos divertem-se a imaginar modos de medir o comprimento de um túnel por processos diversos. Um deles sugere que se emita, simultaneamente, um som intenso e um sinal LASER numa extremidade do túnel. Segundo ele, a diferença entre os instantes de chegada dos dois sinais à outra extremidade permitiria determinar o comprimento desejado.
Objectivos: Determinar a velocidade de propagação do som a partir do intervalo de tempo que este leva a
percorrer uma determinada distância.
Comparar ordens de grandeza dos valores das velocidades do som e da luz.
Questões pré – laboratoriais
1- Quando troveja, existe um método simples para saber a que distância se encontra a trovoada.
Descreva esse método.
2- Um sonar é um aparelho utilizado por barcos de pesca, por exemplo, para determinar a distância a que se encontram os cardumes.
2.1- Identifique o princípio do método utilizado pelo sonar.
2.2- Será possível utilizar o mesmo aparelho que é utilizado nos barcos para determinar, em
terra, a distância a que se encontra uma montanha? Justifique a sua resposta. Material:
Calculadora gráfica com o programa DATAMATE Sensor CBL2 Microfone da Vernier
Sensor de temperatura Tubo com 1m a 2m de comprimento, fechado numa extremidade Tampa metálica de uma garrafa de sumo Fita métrica
Figura 1 – Montagem Experimental
Física e Química A – Ano 2
Curso Científico - Humanístico de Ciências e Tecnologias
Comunicações
Ano Lectivo 2009/2010 Almira Moura/Catarina Santos
Procedimento:
1- Ligar a calculadora e iniciar o programa DATAMATE.
2- Configurar a calculadora e a interface para o microfone.
a- Seleccionar SETUP no ecrã principal.
b- Se a calculadora reconhecer o microfone em CH 1, prosseguir directamente para a etapa
seguinte. Se não, ajustar manualmente o sensor.
c- Pressionar ENTER para seleccionar CH 1.
d- Escolher MICROPHONE na lista SELECT SENSOR.
e- Seleccionar CBL2.
3- Configurar a interface ao trigger no primeiro som que o microfone detecta.
a- Pressionar uma vez para seleccionar MODE e pressionar ENTER.
b- Seleccionar TIME GRAPH em SELECTED MODE.
c- Seleccionar ADVANCED em TIME GRAPH SETTINGS.
d- Seleccionar CHANGE TRIGGERING em ADV. TIME GRAPH SETTINGS.
e- Seleccionar CH1-MICROPHONE em SELECT TRIGGERING.
f- Seleccionar INCREASING em TRIGGER TYPE.
g- Introduzir “0,1” para o ponto inicial do trigger e pressionar ENTER.
h- Introduzir “5” para gravar pré-registos e pressionar ENTER.
i- Seleccionar OK três vezes para voltar ao ecrã principal.
4- Fechar a extremidade do tubo. Medir o seu comprimento e registar na tabela de dados.
5- Colocar o microfone tão perto da extremidade do tubo quanto possível e posicioná-lo do modo a
que possa detectar o som inicial e o eco.
6- Seleccionar START para começar a recolha de dados. Fazer um som com uma tampa metálica.
Este som agudo provocará o início da recolha de dados pela interface. Pressionar ENTER depois da
recolha de dados.
Nota: Para repetir MAIN SECREN
7- Se for bem sucedido, no gráfico aparecerão dois picos destacados, o primeiro é o som inicial e o
segundo é a sua reflexão. Repetir o processo, se necessário, pressionando ENTER e voltar à etapa
precedente. Usar as teclas do cursor para determinar o intervalo de tempo entre o início da
primeira vibração e o início da vibração do eco. Registar estes dois tempos na tabela de dados.
8- Usar o sensor de temperatura para medir a temperatura do ar no laboratório.
Física e Química A – Ano 2
Curso Científico - Humanístico de Ciências e Tecnologias
Comunicações
Ano Lectivo 2009/2010 Almira Moura/Catarina Santos
Registo de dados:
Tarefas ou medições a fazer Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5
Comprimento do tubo (m)
Distância percorrida pelo som d (m)
Tempo correspondente ao pico de maior intensidade no som inicial (t1)
Tempo correspondente ao pico de maior intensidade no som reflectido (t2)
Intervalo de tempo t (s)
Temperatura do ar (ºC)
𝑣𝑠𝑜𝑚 (teórica) para a temperatura
medida*
* O valor aceitável para a velocidade do som no ar a 0º C é 331,5 ms-1. A velocidade do som aumenta
0,607 m.s-1 por cada ºC.
Questões pós - laboratoriais:
1- Calcule a velocidade do som no ar. Compare com os valores teóricos e calcule o desvio percentual.
2- Compare as ordens de grandezas das velocidades de propagação da luz e do som no ar. O que
conclui?
3- Discuta as condições necessárias para que o processo referido na questão problema possa ter êxito.
4- Um sinal sonoro com frequência de 400 Hz propaga-se num meio gasoso por ondas cujo comprimento de onda é igual o 0,9 m. Determina: 4.1- O período. 4.2- A velocidade de propagação da onda sonora. 4.3- O tempo que este sinal sonoro demora a percorrer 100 m.
5- Na tabela seguinte estão representados alguns valores de velocidade do som no ar, a diferentes temperaturas.
/ºC -100 0 15 20 100 500 1000
v/ms-1 263 331 340 343 388 557 700
Para resolver as alíneas seguintes, recorra à calculadora gráfica, explicando todos os passos que realizou. 5.1- Represente graficamente os valores da velocidade do som em função da raiz quadrada das
respectivas temperaturas absolutas. Faça um esboço do gráfico obtido. Que conclusão se pode tirar?
5.2- Qual a expressão matemática que exprime essa relação? 5.3- Com base na expressão obtida, calcule a velocidade do som para as temperaturas de
= - 30ºC e = 40ºC.
BOM TRABALHO!