UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGCENTRO DE CINCIAS EXATASDEPARTAMENTO DE FSICALABORATRIO DE FSICA I

VELOCIDADE DO SOM

ACADMICOS: RA: Giovana Calvo Tortorelli 84976 Monique Sanches Padovan 84962 Alysson Carniato 81797 Srgio Costa Junior 85731 DISCIPLINA: Fsica Experimental I (7231) TURMA: 3 PROFESSOR: Ary

Maring, 26 de agosto de 2013.

1. Introduo

Ondas sonoras so ondas mecnicas que se propagam, atravs de pequenas oscilaes das partculas que as constituem, em meios materiais, bem como em slidos, lquidos ou gases. So, ainda, ondas longitudinais, ou seja, oscilam paralelamente direo de propagao da onda.Quando com frequncias entre 20Hz e 20 000Hz, as ondas sonoras so audveis, estimulando o ouvido humano. As ondas sonoras que se localizam nessa faixa de frequncia so o que chamamos de som.Ondas mecnicas longitudinais com frequncia abaixo de 20Hz so chamadas infrassom, enquanto ondas mecnicas longitudinais com frequncia acima dos 20 000Hz so chamadas ultrassom.

Figura 1.1: Faixa de frequncia das ondas sonoras audveis. http://2.bp.blogspot.com/-vL7qVUiHLS4/Tt5XUOLvtRI/AAAAAAAAbjI/Qezk7ypI-RU/s1600/escalasom.PNG, consultado em 30/08/2013.

Quando um objeto vibra numa frequncia audvel, faz com que as partculas do ar se movimentem de acordo com a vibrao gerada e assim, transmitam esse movimento s prximas partculas, entrando em ressonncia com a onda gerada inicialmente.A ressonncia , basicamente, a situao de um corpo em repouso com suas frequncias naturais de vibrao que incidido por uma onda de mesma frequncia, comea a vibrar com a mesma frequncia da onda incidente, entrando, assim, em ressonncia.Essa a maneira adotada nesse experimento para fazer a medio da velocidade do som. O mtodo aqui aplicado consiste na variao do comprimento de uma coluna de ar, onde as ondas so refletidas no nvel da gua, contida na extremidade fechada do tubo, e so novamente refletidas, produzindo um som na extremidade dessa coluna, sendo possvel notar que o som reforado quando o ar entra em ressonncia com as ondas sonoras produzidas. A interferncia dessas ondas gera uma onda estacionria quando em ressonncia.

Figura 1.2: Representao de uma onda estacionria. , consultado em 30/08/2013.A partir de frmulas e dedues, pode-se mostrar claramente que a velocidade do som depende da temperatura absoluta T (em kelvin) do meio onde se propaga. Assim, a velocidade do som no ar 0C (273K) de (331,3 0.61)m/s 332m/s e 344m/s para uma temperatura de 20C (293K).Atravs da equao , concluiu-se que a razo entre as velocidades a temperatura T1 e T2 : , T em kelvin.

Em um tubo fechado com uma das extremidades fechadas, na configurao da onda estacionria, haver um nodo na superfcie da gua e um antinodo prximo extremidade aberta.

Figura 1.3: Representao do nodo e do antinodo. < http://cienciadivertida.comze.com/web_images/a2.bmp>, consultado em 30/08/2013.

Figura 1.4: Representao onda estacionria dentro do tubo com uma das extremidades fechada. Fonte: H. Mukai, P. R. G. Fernandes. Apostila de Laboratrio DFI/UEM 2008.

Os antinodos so percebidos, na prtica, pelo aumento na intensidade do som. Atravs da expresso e com a medida entre dois antinodos, sendo meio comprimento de onda , possvel obter a velocidade do som temperatura ambiente.

2. Objetivos Determinar a velocidade do som no ar; Gerar ondas estacionrias no ar contido no tubo; Colher dados como comprimento de onda e frequncias.

3. Materiais e Procedimento3.1 Materiais

Figura 3.1.1: Esquema de montagem do experimento. Componentes: 1-alto-falante, 2-tubo de vidro, 3-reservatrio de gua,4-suporte. Fonte: H. Mukai, P. R. G. Fernandes. Apostila de Laboratrio DFI/UEM 2008.

tubo de vidro; alto-falante; amplificador; fios conectores para o amplificador; giz recipiente com gua; trena; reservatrio de gua; termmetro; mangueira de conexo entre reservatrio de gua e tubo de vidro; gerador de funes.

3.2 Procedimento

Figura 3.2.1: Esquema do procedimento para a medio da velocidade do som utilizado no experimento.< http://www.fisicaevestibular.com.br/images/ondulatpria9b/image005.jpg>, consultado em 30/08/2013. Editado.

1) Colocou-se a gua do recipiente no reservatrio.2) Ligou-se o gerador de funes e ajustou-o na frequncia requerida.3) Com o giz, marcou-se a o ponto onde estava gerada a onda com a frequncia que se quis.4) Com a trena, mediu-se o comprimento da coluna de ar at a marca de giz.5) Oscilou-se o nvel da gua.6) Com ateno, escutou-se a intensidade do som at que sua intensidade fosse mnima e quando isso ocorria, anotava-se o comprimento da coluna de ar para tal caso.7) Repetiu-se esse procedimento por mais 4 vezes, e fazendo-o para 3 frequncias diferentes.8) Preencheu-se a tabela com os dados colhidos.

4. Resultados

Figura 4.1: Grfico da velocidade pela frequncia.Com os valores obtidos a partir das medies dos comprimentos de onda para cada frequncia organizou-se a seguinte tabela:

Tabela 5.1- Medio experimental do comprimento de onda.f1 = (8001) Hzf2 = (9001) Hzf3 = (10001) Hz

l 0,05 (cm)21,218,917,1

20,919,117,2

21,118,917,3

20,819,216,9

21,319,318,0

0,0521,619,0817,3

A partir da relao abaixo calculou-se a velocidade do som para cada frequncia:

Os valores obtidos foram organizados na tabela abaixo:

Tabela 5.1- Velocidades respectiva de cada frequncia.f1=(8001) Hzf2=(9001) Hzf3=(10001) Hz

0,05(cm)43,238,1634,6

V(m/s)345,60,83343,40,83346,00,85

Calculou-se em seguida o erro percentual de cada velocidade:

5. DiscussoO experimento foi bem sucedido, sendo esse fato evidenciado nos baixssimos erros encontrados para as medidas das velocidades. O resultado desse experimento mostra que verdadeira a relao terica existente entre velocidade, frequncia e comprimento de onda e reafirma o valor da velocidade do som em temperatura ambiente encontrado partir da teoria.

6. ConclusoA velocidade do som foi comprovada a partir do experimento, visto que os erros relativos estiveram abaixo dos 3%, mostrando assim que o mtodo utilizado atravs do tubo de ar eficaz. Uma vez que o som de menor amplitude detectado empiricamente atravs da audio, ento o experimento no fica livre de erros operacionais, alm dos erros relacionados s condies no ideais em que o mesmo foi realizado.

ANEXO

Desvios das velocidades:

7. Referncias[1] USP. Instituto de Fsica. . Acesso em: 30 agosto 2013.[2] UFSM. Grupo de Ensino de Fsica. . Acesso em: 30 agosto 2013.[3] UNICAMP. Seco L. V. Vicente. Instituto de Fsica. . Acesso em: 30 agosto 2013.