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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
RELATÓRIO
Prática 7
Velocidade do Som
Nome: Isadora Castro Machado
Matricula: 347884
Curso: Engenharia elétrica
Professor: Alan Elkinson
Fortaleza, Novembro / 2012
Sumário:
7.1 – Objetivo. ......................................................................................................3
7.2 – Material .......................................................................................................3
7.3 - Introdução teórica.........................................................................................3
7.4 – Parte prática ................................................................................................4
7.5 – Questionário ...............................................................................................5
7.6 – Conclusão ...................................................................................................6
7.7 – Bibliografia .................................................................................................6
7.1 Objetivo
- Determinação da velocidade do som no ar com uma aplicação de ressonância.
7.2 Material utilizado
- Cano de PVC com êmbolo;
- Diapasão de frequência conhecida;
- Martelo de borracha;
- Fita métrica.
7.3 Fundamentação teórica
As ondas sonoras são ondas mecânicas, ou seja, precisam de um meio para se propagar, e fazem-no através de pequenas oscilações das partículas que o constituem. Seja o meio o ar, um líquido ou um sólido.
Quando um objeto vibra em intervalos audíveis, ele faz com que as partículas do ar façam o mesmo movimento que o seu e passem essa vibração para as próximas partículas, entrando então em ressonância com a onda recebida. O sistema quando está em ressonância recebe o máximo possível de energia da fonte.
Uma das formas possíveis de medir a velocidade do som no ar é utilizando esse método falado acima. Variando o comprimento de uma coluna de ar e produzindo um som na extremidade dessa coluna, que pode ser um cano de PVC como foi usado no experimento, pode-se perceber que em determinado momento o ar entra em ressonância com as ondas sonoras produzidas com o diapasão, fazendo com que o som produzido seja reforçado. Essas ondas sonoras produzem uma onda estacionária.
Ao observar o comportamento dessas ondas percebe-se que quando o som produzido é reforçado o êmbolo está exatamente em um ventre (ponto de amplitude máxima). Sabe-se que a distância de dois ventres consecutivos é λ/2 e v=λf, temos que: v=2h2-h1f
Onde, h2 é o segundo ventre e h1, o primeiro. F é a frequência da fonte, no caso, o diapasão. Dessa forma, é possível calcular a velocidade de propagação do som no ar.
7.4 Procedimento
Antes do início da experiência foram feitas algumas medidas que iriam ser fundamentais para o relatório, tais como a temperatura do local, comprimentos e frequência do diapasão, um item indispensável para o procedimento. A temperatura da sala foi constatada e o seu valor aproximado foi de 24º C. O comprimento total do cano de PVC é de 108,4cm e o seu diâmetro é de 4,679 (14,7cm/ π).
O valor da frequência do diapasão é 400 Hz.
Com o martelo de borracha, o diapasão foi golpeado e colocado na extremidade do cano de PVC, fazendo o possível para que a vibração permanecesse constante. Quando a intensidade sonora atingiu um máximo foi medido o comprimento h1. Esses valores são exibidos na tabela 7.1.
Tabela 7.1
h1 (cm)
h1 (cm)
h1 (cm)
Média (cm)
17,0
17,4
17,6
17,33
Logo depois, o comprimento do êmbolo foi aumentado para que o outro máximo pudesse ser encontrado. O golpeamento do diapasão continuou e depois de algum tempo outro valor máximo foi encontrado. Os valores estão na tabela 7.2.
Tabela 7.2
h2 (cm)
h2 (cm)
h2 (cm)
Média (cm)
47,4
48,2
47,8
47,63
Novamente, o procedimento foi continuado a fim de encontrar outro valor máximo.
Os valores encontrados estão na tabela abaixo (7.3).
Tabela 7.3
h3 (cm)
h3 (cm)
h3 (cm)
Média (cm)
85,9
86,5
86,1
86,16
Com o encontro dos valores máximos o procedimento experimental chegou ao fim.
7.5 Questionário
1- Determine a velocidade do som:
V(m/s)
A partir de h1 (médio) sem considerar a "correção de extremidade"
305
A partir de h1 (médio) considerando a "correção de extremidade"
329
A partir dos valores médios de h1 e h2
266
A partir dos valores médios de h2 e h3
339
Cálculo desses valores:
V= λf = 4.h1.f = v=4.0,1733.440=305m/s
V= λf = 4.((0,6 x raio) + h1).f = 4 x ((0,6 x 0,04679) + 0,1733) x 440 = 329 m/s
V= λf = 2.(h2 – h1).440 = 2.(0,4763 – 0,1733).440= 266m/s
V= λf = 2.(h3 – h2).440 = 2.(0,8616 – 0,4763).440= 339m/s
2- Calcule a velocidade teórica, utilizando a equação termodinâmica: V=331+2/3T
V = 331 + 2/3 (24) = 347 m/s
3- Determine a velocidade do som pela média dos três últimos valores da questão 1.
(329+266+339)/3 = 311,33m/s
4- Calcule o erro percentual entre o valor da velocidade de propagação do som no ar obtido experimentalmente (questão 3) e o calculado teoricamente (questão 2).
X=(100x311,33)/347 x=87,72%
Ou seja, o erro percentual foi de aproximadamente 10,28%
5- Quais as causas prováveis de erros cometidos?
Localização errada dos máximos devido ao barulho da sala, batidas exageradas no diapasão, etc.
6- Será possível obterem-se novos máximos de intensidade sonora, além dos três observados, para outros comprimentos da coluna de ar dentro do cano? Justifique.
Não, ao analisar os resultados anteriores percebe-se que a distância de um máximo a outro é aproximadamente 30 cm. Ao adicionar 30 cm ao ultimo máximo obteremos uma distância maior do que o comprimento do cano de PVC.
7- Quais seriam os valores de h1, h2 e h3 se o diapasão tivesse a frequência de 880 Hz?
h1=0,0866; h2=0,238; h3=0,43.
7.6 Conclusão
O experimento foi realizado sem maiores dificuldades, porém o erro percentual no cálculo da velocidade no ar foi alto. Interferências externas como o barulho, má observação na localização do ventre, dentre outras coisas afetaram o resultado.
7.7 Bibliografia
http://www.infoescola.com/fisica/onda-estacionaria/
Acesso: 05/11/2012
http://www.algosobre.com.br/fisica/velocidade-do-som.html
Acesso: 05/11/2012
HALLIDAY, David, 1916 – Fundamentos de física, volume 2 : Gravitação, ondas e termodinâmica. / David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker – 8.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
DIAS, Loiola Nildo. Roteiros de aulas práticas de física. 2012.
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