Ondas Sonoras- Experimentos De Interferência E Ondas Em Tubos

Objetivos:

- Estudar interferência de ondas sonoras em mesma freqüência;

- Estudar ondas sonoras estacionárias em um tubo cilíndrico com as extremidades abertas e um tubo cilíndrico com uma das extremidades aberta e a outra fechada;

- Usar a relação entre a frequência e o comprimento do tubo para os dois casos, determinando a velocidade do som no ar;

Aparelho utilizado:

- Gerador de áudio frequência;

-Alto falantes com amplificador;

-Tubo de Kundt;

- Pó de cortiça;

Sistema acústico completo – CIDEPE. Schüller Mac

Introdução Teórica:

Ondas sonoras são ondas mecânicas que necessitam de um meio material para se propagar. Assim, diferentemente da onda eletromagnética, a onda sonora não se propaga no vácuo. As ondas sonoras são consideradas ondas de pressão, ou seja, ondas que se propagam a partir de variações de pressão do meio. Esse tipo de onda é denominado onda longitudinal, pois as moléculas constituintes do meio se aproximam e se afastam umas das outras de forma alternada. Cada secção do meio através do qual passa a onda longitudinal apenas oscila ligeiramente em torno de uma posição de equilíbrio, enquanto a onda propriamente dita pode se propagar por grandes distâncias.

Ao longo da direção de propagação, a menor distância entre duas regiões nas quais o ar está simultaneamente comprimido corresponde ao comprimento de onda λ da onda sonora. O mesmo se aplica à menor distância entre duas regiões nas quais o ar é rarefeito.

Sendo assim, quando duas ou mais ondas chegam ao mesmo tempo a um ponto em comum de um meio, ocorre o fenômeno da interferência, ou seja, as ondas se superpõem naquele ponto, originando um efeito que é o resultado da soma algébrica das amplitudes de todas as perturbações no local de superposição. Após a superposição, cada onda continua sua propagação no meio, com suas propriedades inalteradas.

Usando a relação entre a frequência e período, tem-se:

F= 1/T ou T= 1/f F –frequência

T- período

e

v = λ/T ou V= λ.f V- velocidade

Ondas em Tubos

Assim como as cordas ou molas, a ar ou gás contido dentro de um tubo pode vibrar com freqüências sonoras, este é o princípio que constitui instrumentos musicais como a flauta, corneta, clarinete, etc. que são construídos basicamente por tubos sonoros.

Nestes instrumentos, uma coluna de ar é posta a vibrar ao soprar-se uma das extremidades do tubo, chamada embocadura, que possui os dispositivos vibrantes apropriados.

Os tubos são classificados como abertos e fechados, sendo os tubos abertos aqueles que têm as duas extremidades abertas (sendo uma delas próxima à embocadura) e os tubos fechados que são os que têm uma extremidade aberta (próxima à embocadura) e outra fechada.

As vibrações das colunas gasosas podem ser estudadas como ondas estacionárias resultantes da interferência do som enviado na embocadura com o som refletido na outra extremidade do tubo.

Considerando um tubo sonoro de comprimento ℓ, cujas ondas se propagam a uma velocidade v.

Assim as possíveis configurações de ondas estacionárias são:

V=λx f. V= nλ/ 4.

Roteiro do experimento:

Observar a reação do pó de cortiça dentro do Tubo de Kundt conforme a variação de freqüência, coletar os dados e descobrir a velocidade.

Dados coletados:

f = 778Hz

λ = 3,8 mm

Cálculos:

f = 778 Hz

λ = 3,8 mm

λ = 0,0038 m

T= 1/f

T= 1/778

T= 1,285 x 10-3 s

v= λ f

v= 0,0038 x 778

v= 2,96 m/s

Análise dos resultados:

Através do experimento, podemos concluir que todos os sistemas possuem sua frequência natural, que lhes é característica. Quando ocorrem excitações periódicas sobre o sistema, como quando o vento sopra com frequência constante sobre uma ponte durante uma tempestade, acontece um fenômeno de superposição de ondas que alteram a energia do sistema, modificando