Velocidade das Ondas Sonoras

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
HUGO OLIVEIRA
JOÃO HENRIQUE NASCIMENTO
THIAGO MENEZES
RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL II
Tratamento de dados experimentais - Velocidade das ondas sonoras
SALVADOR
2022
RESUMO
Denomina-se ondas uma dada perturbação que se propaga por meio do espaço,
transportando momento e energia mas não transportando matéria, pode ocorrer nos
trẽs estados que temos na natureza sendo sólido, líquido ou gasoso. Temos
diferentes tipos de ondas sendo a perturbação perpendicular que configura a onda
transversal, temos as ondas longitudinais onde a perturbação é paralela à direção
de propagação das ondas sonoras. Com o experimento realizado em laboratório
podemos observar o comportamento de ondas longitudinais. Foram utilizados
materiais como um tubo contendo água, um gerador de áudio, um alto falante
utilizado como fonte de áudio e uma trena. O reservatório de água ficou a uma
altura para que garantisse que o nível de água se mantivesse em um nível mais alto
possível, posteriormente foi selecionado uma determinada frequência (f) no gerador,
e movemos o tubo contendo água de forma delicada para baixo, a vibração no
corpo do material promoveu uma frequência sonora que excitou nosso aparelho
auditivo, tornando possível observar as posições dos pontos máximos de acordo
com a onda sonora propagada, sendo anotado na folha de dados a posição em cm
do momento desse ponto máximo na trena. Foram escolhidas seis frequências em
Hz, sendo elas (890, 1000, 1110, 1220, 1300 e 1400), e a para cada frequência
foram anotadas cinco posições, com esses dados experimentais realizamos o
tratamento de dados, e em seguida o cálculo de discrepância relativa para verificar
se os dados da velocidade do som estava aceitável dentro do limite de 10% para
satisfazer a teoria. Obtivemos o valor de 6,9%, sendo verificado que os dados
coletados estão dentro do esperado.
f(Hz) Posição das ressonâncias (cm)
890 8 27 47 66,5 86
λ1
II - I = 2×(27 - 8) = 38cm
III - II = 2×(47 - 27) = 40cm
IV - III = 2×(66,5 - 47) = 39cm
V - IV = 2×(86 - 66,5) = 39cm
Média λ1 = (38+40+39+39) = 156÷4 = 39cm
Transformando cm para m = 0,39m
f(Hz) Posição das ressonâncias (cm)
1000 7 24 42 59 76
λ2
II - I = 2×(24 - 7) = 34cm
III - II = 2×(42 - 24) = 36cm
IV - III = 2×(59 - 42) = 34cm
V - IV = 2×(76 -59) = 34cm
Média λ2 = (34+36+34+34) = 138÷4 = 34,5cm
Transformando cm para m = 0,345m
f(Hz) Posição das ressonâncias (cm)
1110 6 22 37,5 53 69
λ3
II - I = 2×(22 - 6) = 32cm
III - II = 2×(37,5 - 22) = 31cm
IV - III = 2×(53 - 37,5) = 31cm
V - IV = 2×(69 - 53) = 32cm
Média λ3 = (32+31+31+32) = 127÷4 = 31,8cm
Transformando cm para m = 0,318m
f(Hz) Posição das ressonâncias (cm)
1220 5 19 34 48 62
λ4
II - I = 2×(19 - 5) = 28cm
III - II = 2×(34 - 19) = 30cm
IV - III = 2×(48 - 34) = 28cm
V - IV = 2×(62 - 48) = 28cm
Média λ4 = (28+30+28+28) = 114÷4 = 28,5cm
Transformando cm para m = 0,285m
f(Hz) Posição das ressonâncias (cm)
1330 4 17 30,5 43,5 57
λ5
II - I = 2×(17 - 4) = 26cm
III - II = 2×(30,5 - 17) = 27cm
/sIV - III = 2×(43,5 - 30,5) = 30cm
V - IV = 2×(57 - 43,5) = 23cm
Média λ5 = (38+40+39+39) = 106÷4 = 26,5cm
Transformando cm para m = 0,265m
f(Hz) Posição das ressonâncias (cm)
1440 4 16 28 40 52
λ6
II - I = 2×(16 - 4) = 26cm
III - II = 2×(28 - 16) = 24cm
IV - III = 2×(40 - 28) = 24cm
V - IV = 2×(52 - 40) = 24cm
Média λ1 = (38+40+39+39) = 98÷4 = 24,5cm
Transformando cm para m = 0,245m
Cálculo da velocidade média do som (Vso8m)
V1som = λ1 × f1 = 0,39 × 890 = 347,1 m/s
V2som = λ2 × f2 = 0,35 × 1000 = 350 m/s
V3som = λ3 × f3 = 0,32 × 1110 = 355,2 m/s
V4som = λ4 × f4 = 0,29 × 1220 = 290 m/s
V5som = λ5 × f5 = 0,27 × 1330 = 270m/s
V6som = λ6 × f6= 0,25 × 1440 = 250 m/s
Vsom média
Vsom = (347,1+350+355,2+290+270+250) = 1863,3 ÷ 6 = 310,38 m/s
Gráfico f(Hz) x 1/λ (m^-1)
Cálculo da velocidade do som a partir da tg α, onde α é o ângulo formado a partir de dois
pontos quaisquer pertencentes a reta do gráfico acima.
O ponto P é formado por (médio(m^-1); f(Hz)). Os pontos escolhidos foram P1(3,25;1130) e
P2 (3,5;1210). Com esses pontos, temos:
Tg α = 𝑌2−𝑌1𝑋2−𝑋1
Tg α = 1210−11303,5−3,25
Tg α = Vsom = 320 m/s
Fazendo a discrepância relativa:
∆ = 𝑉𝑠𝑜𝑚−343,4343,4
|| || * 100
∆ = 320−343,4343,4
|| || * 100
∆ = 6, 9%
Já que a discrepância encontrada foi menor que 10%, conclui-se que foi encontrado um
valor para a velocidade do som dentro da realidade.
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