RELATÓRIO FÍSICA IV EXPERIMENTAL ONDAS MECÂNICAS E ONDAS SONORAS
Por: Bruno Ponciano • 9/6/2019 • Trabalho acadêmico • 2.497 Palavras (10 Páginas) • 435 Visualizações
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ
Bruno Ponciano Marques 2018000194
Lucas Junji Seguchi 25461
Lucas Fernando Lima 2017010580
Tiago Coli Resende 2016000103
RELATÓRIO 3 – FIS 513 – FÍSICA IV EXPERIMENTAL
ONDAS MECÂNICAS E ONDAS SONORAS
ITAJUBÁ, MG
2019
- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
ONDAS MECÂNICAS
Ondas mecânicas são perturbações que transportam energia cinética e potencial por um meio material, como por exemplo, as ondas sísmicas, marítimas e sonoras. Ela pode ocorrer apenas num meio material, mas estas não transportam matéria, porém, conseguem transportar energia.
A velocidade com que as ondas se propagam depende de duas propriedades do material em que é transportada: a elasticidade e a densidade. O cálculo da velocidade deve se considerar o período e seu comprimento.
Assim, para calcular a velocidade, aplica-se a fórmula:
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Onde,
V = velocidade
= comprimento de onda[pic 3]
= Periodo da ondulação[pic 4]
ONDAS SONORAS
As ondas sonoras são ondas mecânicas que possuem frequência de vibração entre 20 e 20kHz. Elas são formadas a partir de vibrações do ar que são detectadas pelo tímpano com frequência e amplitude estabelecidas.
- OBJETIVOS
Os objetivos da primeira parte do experimento é distinguir as ondas transversais das ondas longitudinais e determinar os parâmetros envolvidos no cálculo da velocidade de propagação de movimentos ondulatórios.
A segunda parte do experimento tem como objetivo medir os comprimentos de onda e calcular a velocidade do som no ar, e observar os efeitos das frequências do som, ressonâncias, batimentos, ecos e reverberações.
- MATERIAIS UTILIZADOS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Para este experimento foram utilizados os seguintes materiais:
- Estrutura central com tubo sonoro;
- Tripé Wackerritt;
- Êmbolo com haste;
- Pá com haste;
- Gerador de sinais de áudio com dois canais;
- Dois alto-falantes de 4Ω com mesa;
- Pó de cortiça;
- Extensor com orientador coaxial e apoio/bloqueador cilíndrico;
- Duas cubas coletoras;
- Gerador de abalos Reichert;
- Subconjunto para ondas mecânicas longitudinais;
- Subconjunto para ondas mecânicas transversais;
- Estetoscópio;
- Balança digital;
- Trena.
4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
ONDAS MECÂNICAS
Ondas transversais estacionárias (Ondas na corda)
Na primeira parte do experimento consistiu na análise de ondas na corda. Para isto foi utilizado o subconjunto para ondas mecânicas transversais, onde foi utilizado uma corda presa na extremidade com µ = 0,22 g/m.
Ligamos o gerador de abalos e regulamos a frequência em 50 Hz, regulamos a tensão na corda para 0,5 N e observamos o comportamento na corda.
Foram escolhidas as tensões de ressonância que faziam aparecer 2, 3, 4 e 5 ventres na corda. Para cada número de ventres medimos o comprimento de onda e foi preenchido conforme a tabela a seguir.
Tabela 1: Ventres, Tensão e Comprimento de Onda
Número de ventres | Tensão (N) | Comprimento de Onda (mm) |
2 | 0,54 ± 0,02 | 449 ± 1 |
3 | 0,22 ± 0,02 | 319 ± 1 |
4 | 0,18 ± 0,02 | 242 ± 1 |
5 | 0,08 ± 0,02 | 192 ± 1 |
Ondas longitudinais estacionárias (Ondas na mola)
Fizemos a montagem de acordo com o que foi proposto no roteiro do experimento. Usamos o dinamômetro para regular a tensão na mola e medimos a deformação para diferentes tensões, com essas medidas determinamos a constante elástica da mola. A massa da mola também foi medida, obtendo o valor de 3,43 ± 0,01 g.
Tabela 2: Tensão e Deformação
Tensão (N) | Deformação (mm) |
1 | 182 ± 1 |
2 | 245 ± 1 |
3 | 296 ± 1 |
4 | 364 ± 1 |
Após esta etapa com uma tensão de 2N aplicada a mola, ajustamos a frequência do gerador de abalos, de forma a observar 2, 3 ,4 e 5 ventres na mola, e medimos a distância entre dois nós consecutivos, obtendo os valores da tabela a seguir.
Tabela 3 distância entre dois nós
f (Hz) | d (mm) | Nº de nós | Nº de ventres |
69 ± 1 | 126 ± 1 | 1 | 2 |
108 ± 1 | 84 ± 1 | 2 | 3 |
139 ± 1 | 63 ± 1 | 3 | 4 |
176 ± 1 | 53 ± 1 | 4 | 5 |
d (distância entre dois nós consecutivos)
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