EXPERIMENTO 7 - INTERFERÊNCIA DE ONDAS E MODOS NORMAIS - DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO SOM NO AR

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO – CAMPUS CARAÚBAS
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ONDAS E TERMODINÂMICA
DOCENTE: MACKSON MATHEUS FRANÇA NEPOMUCENO
EXPERIMENTO 7: INTERFERÊNCIA DE ONDAS E MODOS NORMAIS – DETERMINAÇÃO DA VEOCIDADE DO SOM NO AR
DISCENTES: KATHERINE LAUCIENE CARLOS OLIVEIRA
		MATHEUS DANTAS DE OLIVEIRA BANDEIRA
MÔNICA MONALISA SOUZA VALDEVINO
VITÓRIA CIBELY SILVEIRA PENHA
YEDNA MARIA DE OLIVEIRA SILVA
TURMA: 04
CARAÚBAS/RN
MAIO, 2015
INTRODUÇÃO 
As ondas sonoras são ondas longitudinais e mecânicas, que precisam de um meio material de propagação, fazendo isso através das oscilações das partículas que as compõem, podendo propagar-se através de gases, líquidos ou sólidos e não sendo possível propagar-se no vácuo. 
A maioria dos sons são produzidos através de objetos que estão em vibração, como as cordas, palhetas, etc. Onde não são as moléculas do meio que se propagam, o que se propaga é a vibração provocada nessas moléculas, com isso, são alteradas as posições médias das moléculas e o valor da densidade de massa do meio, após a perturbação, as moléculas retornam a ocupar as mesmas posições médias anteriores e a densidade de massa também retorna ao valor característico do meio.
 O ser humano tem a capacidade de escutar entre uma faixa de frequência que varia de 20 Hz e 20000 Hz, delimitando o intervalo audível, onde temos que ondas abaixo de 20 Hz são denominadas infra-sônicas e as superiores a 20000 Hz são denominadas ultra-sônicas.
A velocidade do som pode ser determinada pela equação:
OBJETIVOS 
O presente trabalho teve como objetivo observar as relações existentes entre a frequência e o comprimento de onda de uma onda sonora e, utilizando a condição de uma onda estacionaria ressonante, determinar a velocidade do som no ar.
DESENVOLVIMENTO
Materiais 
Proveta;
Diapasão e martelinho de borracha;
Caixa ressonante;
Régua ou trena;
Seringa;
Béquer com água;
Procedimento
Montou-se um sistema conforme mostra a figura 2:
Onde, pode-se observar na caixa de ressonante a frequência do diapasão, onde Fdiapasão= 400 hz. Calcularam-se os dados de dois harmônios, obtendo:
L1 = 0,185 m
L3 = 0,750 m
Após, utilizou-se o martelinho para dar toques no diapasão, levando o diapasão ligeiramente para próximo da entrada da proveta, escutando a intensidade do som para que pudesse verificar as alturas nos três primeiros harmônios, variando a quantidade de água na proveta com o auxilio da seringa.
Harmônico (n = 1)
Altura da coluna de ar Ln = 1 (m) = 0,185m
Comprimento de onda n = 1 (m) = 0,74m
Velocidade do som Var (m/s) = 325,6 m/s
Resultados e Discussão:
A partir dos dados obtidos no procedimento descrito acima foi possível calcular o comprimento de onda, bem como calcular a velocidade do som no ar, dessa maneira:
Primeiramente calculou-se o comprimento de onda para os dois harmônicos, a partir dessa equação:
	Depois, foi calculada a velocidade do som no ar, dessa maneira:
Após feitos esses cálculos, foi possível montar a tabela mostrada abaixo.
	Tabela 01
	
	n = 1
	n = 3
	Altura da coluna de Ar L (m)
	0,193
	0,558
	Comprimento da onda λ (m)
	0,772
	0,744
	Velocidade do som Var (m/s)
	339,68
	327,36
	Com esses resultados pode-se observar que a velocidade do som foi maior no harmônico n = 1 do que no harmônico n = 3, o que faz sentido já que a coluna de ar no harmônico 1 é menor do que no harmônico 3. Além do pode-se dizer que a prática foi realizada com sucesso já que foi possível ouvir o som do diapasão quando vibrou-se o mesmo e o colocou próximo a abertura da proveta com água, tanto no harmônico 1, quando no harmônico 3.
Erros:
Embora tenham sido encontrados valores bem próximos dos esperados teoricamente, houve pequenos desvios, os quais podem ser ter sido ocasionados por erros experimentais, sendo esses: falha no manuseio dos equipamentos, erros na leitura dos valores, ou até mesmo o ruído presente no laboratório no momento da execução do procedimento.
CONCLUSÃO 
A partir do experimento executado no laboratório de Ondas e Termodinâmica da Universidade Federal Rural do Semi-Árido campos Caraúbas- RN, foi observado as relações existentes entre a frequência e o comprimento de onda λ sonora, perante as condições de uma onda estacionaria ressonante, sendo determinado a velocidade do som no ar.
Apesar dos erros experimentais, a análise dos dados obtidos confirma todo o entendimento teórico a respeito da propagação de ondas sonora.
QUESTÕES: 
4.3-) Determinar o desvio padrão da média e escreva o resultado na forma de v = vmed ± σvmed. Se o valor obtido for diferente do valor esperado da velocidade mencione quais poderiam ser as fontes de erro experimental. 
4.4-) Usando a mesma proveta, quantos e quais harmônicos poderão ser formados para uma fonte sonora com frequência de 1200 Hz. Explique. 
	
	Quanto mais a frequência aumenta, maior é o número de harmônicos formados.
4.5-) Examinar a caixa ressonante que acompanha o diapasão. Há alguma relação entre os comprimentos da caixa e os valores de Ln=1, obtidos nas questões anteriores? 
A relação existente entre o comprimento da caixa com os valores de Ln=1 é que para encontrar o valor do primeiro harmônico L1 é necessário que a caixa tenha um comprimento adequado para que a frequência gerada alcance esse harmônico. Ou seja, mediante o comprimento ideal da caixa ressonante, gerou-se uma frequência de 440Hz, a qual possibilitou calcular o L1 na questão anterior (4.1).
4.6-) Como localizar experimental um nó e um anti-nodo (ventre) de uma onda sonora dentro da proveta? 
Um nó, localiza-se na extremidade fechada, e o anti-nodo (ventre) na extremidade aberta.
4.7-) Com o que foi aprendido nesse experimento, explique como podemos calcular aproximadamente a distancia de queda de um raio em relação à você.
O som é uma onda mecânica e para se propagar ela precisa de um meio (seja ela a água ou o ar), sua velocidade é diretamente ligada a variância da temperatura e da umidade relativa do ar, porém essa variação é mínima. A 28° Celsius e 70% de umidade relativa, essa velocidade é de aproximadamente 348 m/s. A partir da queda do raio calcula-se o tempo que levou para ouvir o trovão, multiplicando esse valor por 348 terá a distancia em metros, do raio até o referencial.
Resume-se em:
d = distancia em metros;
t = tempo em segundos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SANTANA, Everton G. de. Modos de Vibração de uma Corda. Disponível em: <http://200.17.141.35/egsantana/ondas/estacionarias/estacionarias.html>. Acesso em 22 de maio de 2015.
Sears & Zemanski, Young & Freedman, Física II, Ondas e Termodinâmica, 12ª Edição, Person, 2008. Acesso em 22 de maio de 2015.