Ficha do professor Domí nio - Ondas e eletromagnetismo
AL 2.2. VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM
Autora: Fernanda Neri TI-Nspire
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Palavras-chave:
Velocidade do som; onda mecânica; onda longitudinal
Ficheiros associados:
Velocidade do som_atividade_aluno; velocidade do som _atividade_professor; Velocidade do som. tns
1. Objetivo Geral
Determinar a velocidade de propagação de um sinal sonoro.
2. Metas Especí ficas
1. Medir a velocidade do som no ar (medição indireta).
2. Comparar o valor obtido para a velocidade do som com o tabelado, avaliar a exactidão do resultado e calcular o erro
percentual.
3. Comenta rios
Esta atividade deve ser realizada num ambiente calmo e silencioso.
Como a atividade é rápida podem fazer mais do que um ensaio.
A velocidade de propagação no ar calcula-se através do quociente entre o dobro do comprimento do tubo e o intervalo de tempo referente ao percurso do som no tubo (sinal e reflexão). Aplica-se a definição de velocidade média.
O documento “velocidade som.tns” é um documento que permite ao docente avaliar rapidamente o que o aluno sabe da atividade experimental, podendo analisar os dados resultantes de uma experiência já efetuada.
4. Material
Unidade portátil TI-Nspire-CX ou PC com software TI-Nspire-CX
Lab Cradle
Sensor de som
Sensor de temperatura
Tubo de cartão com cerca de 1,20m
Suportes
Superfície refletora (ex. régua)
Fita métrica
Tampa metálica.
Figura 1—Montagem experimental
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5. Procedimento
1. Meça o comprimento do tubo e registe o valor
2. Fixe o tubo na vertical
3. Coloque o sensor de som na extremidade do tubo fixo a um suporte
4. Coloque a superfície refletora na parte superior do tubo como mostra a figura 1
5. Ligue o Lab Cradle à unidade portátil.
6. Abra um novo documento com a aplicação Vernier DataQuest.
7. Registe a temperatura ambiente ligando o sensor de temperatura ao Lab Cradle
8. Ligue o sensor de som ao Lab Cradle, o sensor é automaticamente identificado,
com o sinal centrado em cerca de 2,5 volts.
9. Configure o sensor para centrar o sinal a 0 volts. Posicione o cursor sobre o cam-
po onde indica o sensor “Pressão do som”, uma vez aberto este campo, pressio-
ne sobre zero.
10. Sobre o campo Taxa mude o nº de amostras por segundo para 5000
11. Agora terá de Configurar o modo de recolha. Para isso faça: b 1: Experi-
ência B: Configuração Avançada 1: Acionamento 1: Configurar.
12. De seguida, selecione sucessivamente: CH1: Microfone A aumentar até ao
limiar Inserir 0.1 Inserir 5 e OK.
13. Pressione a tecla verde e dê um estalido junto do sensor.
14. Repita o procedimento sem apagar os dados anteriores
6. Resultados
Analise o gráfico Desloque o cursor de modo a encontrar o instante corresponden-
te ao pico máximo (emissão do sinal) e o instante correspondente ao ponto de am-
plitude máxima da primeira reflexão.
Calcule o intervalo de tempo
De modo a minimizar o erro repita procedimento para mais pontos consecutivos.
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7. Ca lculos
1. Determine o tempo que o som demora a percorrer o tubo.
2. Calcule a velocidade do som.
3. Calcule o erro percentual em relação ao valor tabelado para a velocidade do som, à temperatura da experiência.
8. Concluso es
A velocidade do som varia conforme as características elásticas do meio material onde se propaga, sendo afetado tam-
bém pelas condições ambientais como pressão e temperatura, influenciando assim a exatidão dos resultados.
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AL 2.2. VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM
Autora: Fernanda Neri TI-Nspire
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Objetivo Geral
Determinar a velocidade de propagação de um sinal sonoro.
1. Metas Especí ficas
1. Medir a velocidade do som no ar (medição indireta).
2. Comparar o valor obtido para a velocidade do som com o tabelado, avaliar a exacidão do resultado e calcular o erro
percentual.
3. Preve
Ao bater num tambor sentimos rapidamente o som a chegar aos nossos ouvidos, será que isso resulta do movimento das
várias moléculas que constituem o ar desde o tambor até aos nossos ouvidos?
2. Introduça o Teo rica
O som resulta da vibração de um corpo que sucessivamente comunica essa vibração às partículas vizinhas.
O som é uma onda mecânica necessitando por isso de um meio material para se propagar. Quando se faz vibrar um diapa-
são, essa vibração é comunicada ao meio. As diferentes camadas de ar vibram na direção em que o som se propaga, dize-
mos então que a propagação do som no ar é uma onda longitudinal. Na propagação deste sinal sonoro são criadas zonas de
compressões e zonas de rarefação originando uma onda de pressão.
A velocidade de propagação do som depende das características do meio material e da temperatura em que ocorre a pro-
pagação. No ar, em condições normais de pressão e à temperatura de 20°C, o som propaga-se com uma velocidade de
aproximadamente 343 m/s.
Quando as ondas sonoras se propagam num meio material estas podem ser refletidas, absorvidas, refratadas e difratadas.
Como o som se propaga com velocidade constante num determinado meio podemos calcular o valor dessa velocidade co-
nhecendo a distância percorrida pelo som e o tempo que demora a percorrer essa distância.
t
dv
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4. Material
Unidade portátil TI-Nspire
Lab Cradle
Sensor de som
Sensor de temperatura
Tubo de cartão com cerca de 1,20 m
Suportes
Superfície reflectora (ex. régua)
Fita métrica
Tampa metálica.
Figura 1—Montagem experimental
5.Procedimento
1. Mede o comprimento do tubo e regista no caderno
2. Fixa o tubo na vertical
3. Coloca o sensor de som na extremidade do tubo fixo a um suporte
4. Coloca a superfície refletora na parte superior do tubo como mostra a figura 1
5. Liga o Lab Cradle à unidade portátil.
6. Abre um novo documento com a aplicação Vernier DataQuest.
7. Regista a temperatura ambiente ligando o sensor de temperatura ao Lab Cradle
8. Liga o sensor de som ao Lab Cradle. O sensor é automaticamente identificado,
com o sinal centrado em cerca de 2,5 volts.
9. Configura o sensor para centrar o sinal a 0 volts. Posiciona o cursor sobre o cam-
po “Pressão do som”. Uma vez aberto este campo, pressiona sobre zero.
10. Sobre o campo Taxa muda o nº de amostras por segundo para 5000
11. Agora terás de Configurar o modo de recolha. Para isso faz:b 1: Experiên-
cia B: Configuração Avançada 1: Acionamento 1: Configurar.
12. De seguida, seleciona sucessivamente: CH1: Microfone A aumentar até ao
limiar Inserir 0.1 Inserir 5 e OK.
13. Pressiona a tecla verde e dá o estalido com a tampa junto do sensor.
14. Repete o procedimento sem apagar os dados anteriores.
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8.Reflete
1. Avalia a exactidão dos teus resultados e dá uma explicação para o eventual desvio ocorrido.
2. Apesar do som se propagar mais depressa na água do que no ar, quando uma pessoa acidentalmente cai de um barco à água, a pessoa que está debaixo de água não consegue ouvir os gritos de socorro das pessoas que estão no barco. Qual será a razão deste facto?
3. A pesca industrial moderna utiliza sonares para a localização de cardumes, explica como funcionam os sonares.
7. Ca lculos
1.Determina a velocidade do som.
2.Calcula o erro percentual.
6. Resultados
Analisa o gráfico obtido e desloca o cursor de modo a encontrar o instante correspondente ao pico máximo (emissão do
sinal) e o instante correspondente ao ponto de amplitude máxima da primeira reflexão.
Calcula o intervalo de tempo entre outras reflexões sucessivas.
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