Relatorio FisicaII #7 ondas

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Universidade Estácio de Sá – Campus Macaé
	
	
	Curso: Engenharias
	Disciplina: Física Experimental
	Código: CCE0848
	Turma: 
 
	
	
	Professor (a): 
	Data de Realização: 29/03/2016
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Nome do Aluno (a): 
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	Nº da matrícula: 
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Nome do experimento: Ondas sonoras: Experimentos de Interferência e Ondas em Tubos 
	
Objetivos: Ao final deste experimento o aluno deverá:
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 umas das extremidades abertas e a outra fechada. 
Verificaremos que só temos harmônicos ímpares para um tudo fechado. Usando a relação entre freqüência e comprimento do tudo para os dois casos, determinaremos a velocidade do som no ar. 
Introdução teórica:
As ondas sonoras são ondas mecânicas que se propagam através de um gás, líquido ou sólido. Estas ondas são produzidas por deformações provocadas pela diferença de pressão em um meio elástico qualquer, como por exemplo, ar, metais ou isolantes. A maioria dos sons acaba sendo obtido através de objetos que estão vibrando, como é o caso de cordas, palhetas, membranas, etc. Por exemplo, quando o diafragma contido no alto-falante se movimenta para fora de seu suporte, ele cria uma região de alta pressão, pois comprime o ar que está na sua frente. Da mesma forma, ocorre uma rarefação quando o diafragma se move no sentindo inverso. Quando as variações de pressão do ar chegam aos nossos ouvidos, os tímpanos são induzidos a vibrar e nos causam a sensação fisiológica do som. Um ouvido normal consegue ouvir uma faixa de freqüências que varia aproximadamente entre 20 Hz e 20000 Hz, sendo que as ondas que apresentam frequências inferiores a 20 Hz são denominadas infrassônicas ao passo que as ondas com freqüências superiores a 20000 Hz são chamadas de ultrassônicas. O objetivo deste projeto é realizar dois experimentos simples, porém muito interessantes envolvendo ondas sonoras. A primeira parte consiste em construir uma fonte geradora de sinais e ligar nela dois alto-falantes para podermos fazer interferência de ondas sonoras. Colocando os dois alto-falantes próximos um do outro poderemos avaliar as intensidades utilizando um microfone ligado em uma caixa de som. Deslocando o microfone poderemos perceber os pontos de interferência construtiva e destrutiva. A segunda parte de nosso projeto envolverá o estudo de ondas acústicas em tubos, no qual poderemos visualizar pontos de ressonância além de calcular a freqüência do som no momento da ressonância. Para demonstrar o comportamento das ondas sonoras dentro do tubo utilizaremos um tubo de vidro e bolinhas de isopor. Na seção 2 veremos uma breve teoria sobre velocidade do som em meios, propagação de ondas e determinação dos modos normais de vibração das ondas sonoras em tubos. A seção 3 mostrará o projeto da fonte geradora de sinais, a execução deste projeto e as melhorias feitas após os primeiros resultados.
 
Pesquisa sobre: Ressonância Aplicada Na Engenharia
 
Ponte Tacoma Narrows
As duas possibilidades foram estudadas, mas ainda não se chegou a uma resposta correta, entenda o caso.
A ponte de Tacoma Narrows, que foi inaugurada em primeiro de julho de 1940, sobre o Estreito de Tacoma, no estado de Washington (EUA). Ela não foi tão utilizada quanto deveria ter sido, pois em apenas quatro meses de uso a ponte desabou. Mas, como isso?
As duas prováveis respostas nós, engenheiros ou futuros, deveríamos ter estudado esses dois tópicos nas matérias de física: Ressonância e Aeroelástico.
A primeira hipótese usada por cientistas e engenheiros foi a de ressonância, é a tendência de um sistema oscilar em amplitude máxima em certas freqüências. Nestas, até mesmo com forças pequenas, porém periódicas, podem produzir vibrações de grande amplitude, podendo assim abalar estruturas. Falando-se em uma forma menos formal, é a repetição de movimentos de mesma intensidade em uma estrutura.
Segundo o ITA, a aeroelasticidade é a ciência que estuda as consequências de interação de forças de inércia, elásticas e aerodinâmicas, agindo simultaneamente na estrutura de um corpo. No caso da ponte, o que ocorreu foi um Flutter, que é a autoexcitação de dois ou mais modos de vibração de um sistema, devidamente alterada e realimentada pelo escoamento de um fluido. Pode vir a causar oscilações de amplitude que crescem exponencialmente levando a estrutura a uma falha dinâmica.
Aparelho utilizado:
Um alto falante Altavoz Loudspeaker, cedido pelo laboratório, de marca CIDEPE, modelo EQ044.02 
Um oscilador de áudio Landmeier, cedido pelo laboratório, de marca CIDEPE, modelo EQ044.11
Um pó de cortiça, cedido pelo laboratório.
Um sistema acústico Schuller - MAC IV, cedido pelo laboratório, de marca CIDEPE, modelo EQ044.
Um tubo de Kundt, cedido pelo laboratório.
Roteiro do experimento:
PARTE I
Colocar dois autofalantes, um de frente para o outro, a uma distância de aproximadamente 1m;
Regular previamente para que os dois autofalantes estejam na mesma frequência (dar preferência aos sons mais graves, frequência baixa, a fim de se obter melhor resultado);
Ligar um dos autofalantes e observar o som. Logo em seguida desligue-o e ligue o outro autofalante, também observando o som; 
Verificar se no passo acima foi observado alguma oscilação (variação no volume) em algum dos autofalantes; 
Ligar os dois autofalantes simultaneamente e observe o ocorrido, justificando o resultado obtido.
PARTE II
No tubo de Kundt, deposite na parte de baixo e ao longo de seu comprimento, um pó razoavelmente leve (serragem ou cortiça); 
Dispor um autofalante numa das extremidades do tubo, enquanto na outra há um pistão onde o comprimento pode ser variável – ambos os extremos deixam o interior do tubo hermeticamente fechado; 
Ligar o gerador de ondas. Este irá produzir ondas sonoras estacionárias nesse tubo que irão fazer redistribuir o pó em seu interior conforme esta ondas revelando uma configuração concreta para as mesmas, exibindo pontos de máximos (ventres) e mínimos (nós) que podem ser facilmente identificados visualmente;
Anotar os dados obtidos do comprimento de onda e a frequência dada pelo oscilador no exato ponto em que se atingiu a ressonância;
Com os dados obtidos, calcular a velocidade do som.
Dados coletados:
Frequência 765 Hz
Comprimento inicial da onda: 210 mm
Comprimento final da onda: 670 mm
Cálculos:
 
λ = 670 - 210 = 460 mm 0,460 m
V= λ . F
V= 0,460 m . 765 Hz = 351,9 m/s
Análise dos resultados:
Neste trabalho realizamos duas demonstrações simples utilizando ondas sonoras que tem como alvo estudantes de segundo grau e pessoas com pouco conhecimento na área de física. Foi explicado a construção de uma fonte geradora de ondas senoidais passo a passo, mostrando como é importante para nossa demonstração que possamos variar a frequência das ondas produzidas. Demonstrações dos fenômenos de interferência de ondas sonoras e determinação da frequência de ressonância nos tubos foram feitas utilizando-se a fonte construída juntamente com um tubo de vidro e pó de cortiça. Com isso pudemos verificar que é possível determinar a frequência das ondas sonoras com tubos fechados. A melhoria proposta para o experimento vem com a perspectiva de construirmos um bom amplificador para ser acoplado na saída de nossa fonte e então fazer da montagem um bom experimento de demonstração dos fenômenos de interferência de ondas e visualização de ondas estacionárias em tubos.