O Departamento de Física Geral

Aylla Passos, Gellysson Soares, Gisele Cristine, Magda Iasmine FIS122 – Departamento de Física Geral Universidade Federal da Bahia

[pic 1]

Velocidade das ondas sonoras no ar

Resumo:

O som é uma onda longitudinal – com deslocamentos paralelos à direção de propagação da onda – que se propaga em um meio, seja ele gás, líquido ou sólido. As ondas sonoras são ondas senoidais, constituídas de valores definidos para amplitude, frequência e comprimento de onda.Em uma onda sonora senoidal, a pressão flutua acima e abaixo da pressão atmosférica em uma variação senoidal com a mesma frequência que os movimentos das partículas do ar. O ouvido humano funciona captando essas variações de pressão (YOUNG & FREEDMAN, 2008).

Neste experimento, tomou-se um reservatório de água numa altura tal que o nível de água se matinha o mais alto possível no tubo de vidro. A onda sonora entra no tubo através de sua extremidade aberta e, ao atingir a outra extremidade (no caso do experimento, uma extremidade fechada) é refletida. Após a reflexão, a onda sonora passa a se propagar no sentido contrário, isto é, com uma diferença de fase de 180o da onda incidente. A superposição dessas ondas que se propagam em sentidos contrários, tem a mesma amplitude, a mesma velocidade, o mesmo comprimento de onda, mas estão defasadas em 180o, produz uma onda estacionária longitudinal. Quando atuar sobre esse sistema, uma série de pulsos periódicos (onda), cuja frequência seja igual ou quase igual a uma de suas frequências naturais, o sistema passará a oscilar com amplitude relativamente grande. Esse fenômeno ondulatório é denominado ressonância.

À medida que variava-se a altura da coluna de água, com uma frequência adotada como fixa, observou-se a intensidade do som em diferentes comprimentos, registrando-se os comprimentos onde a intensidade do som era máxima (ressonância). O mesmo foi feito para outros 5 valores de frequência no gerador. Usando os dados coletados, pôde-se medir a velocidade de propagação das ondas sonoras em um fluido dentro de um tubo.

Tratamento de Dados:

Para achar o valor de λ correspondente as respectivas frequências do experimento, utilizou-se a seguinte expressão a fim de calcular o λ

Ln+1 − Ln = λ/2

relacionado aos valores dos comprimentos encontrados para, posteriormente, tirar-se a média e obter-se o valor de λ para a frequência em questão. Os resultados estão escritos na tabela 01.

f (Hz)	700		f (Hz)	800		f (Hz)	900		f (Hz)	1000		f (Hz)	1100		f (Hz)	1200
λ (m)	0,094		λ (m)	0,06		λ (m)	0,044		λ (m)	0,136		λ (m)	0,125		λ (m)	0,113
0,114		0,17		0,152		0,136		0,131		0,114
0,122		0,15		0,124		0,14		0,122		0,117
0,07		0,08		0,168		0,068		0,066		0,117
Média	0,1		Média	0,115		Média	0,122		Média	0,12		Média	0,111		Média	0,11525

Tabela 01.Valores de λ para as frequências do experimento.

Traçando o gráfico da frequência f em função do inverso do comprimento de onda 1/λ, utilizou-se os seguintes dados da tabela 02:

f (Hz)	λ (m)	1/λ (m)
700	0,1	10
800	0,115	8,69565
900	0,122	8,19672
1000	0,12	8,33333
1100	0,111	9,00901
1200	0,11525	8,67679

Tabela 02. Valores obtidos em laboratório para a frequência e seus respectivos comprimentos de onda

[pic 2]

        

Como solicitado no roteiro do experimento, vamos obter a expressão experimental da velocidade do som (v), através de três procedimentos:

1 – Média dos valores de vsobtidos através de f e λ;

...