RELATÓRIO AULA 07 VELOCIDADE DO SOM

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - CAMPUS RUSSAS 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
LABORATÓRIO DE FÍSICA 
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
 
PRÁTICA 07: VELOCIDADE DO SOM 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNO: ANTÔNIO MÁRCIO FERNANDES ALMEIDA MATRÍCULA: 384905 
CURSO: ENGENHARIA CIVIL TURMA: 03 
PROFESSOR: DR. ANDERSON MAGNO 
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL PARA ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
 
NOVEMBRO DE 2016 
RUSSAS – CE 
 
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SUMÁRIO 
 
 
 
1 OBJETIVOS………………………………………………………………………………3 
2 MATERIAIS…………………………………………………………...………………….3 
3 FUNDAMENTOS TEÓRICOS…………………………………………………………...3 
4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL…………………………………………………...6 
5 QUESTIONÁRIO………………………………………………………………………...7 
RESULTADOS E DISCUSSÕES……………………………………...…………………..9 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………………………………...9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NOVEMBRO DE 2016 
RUSSAS – CE 
 
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1 - OBJETIVO 
- Determinara velocidade do som no ar. 
 
2 - MATERIAIS 
- Cano de PVC com êmbolo; 
- Diapasão de frequência conhecida; 
- Martelo de Borracha; 
- Fita métrica; 
 
3 - FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
 Quando uma extremidade de uma corda é segurando por uma pessoa e a outra presa 
em um ponto fixo, e a pessoa sacude-a para cima e para baixo, provoca uma perturbação. 
 
Figura 1 – Onda numa corda 
Devido a esse movimento origina-se uma sinuosidade que se movimenta ao longo 
da corda. Isso só ocorre por conta trata-se de um meio elástico que, sofrendo uma 
modificação, tende a retornar à sua posição de inicial. A perturbação denomina-se pulso e o 
movimento do pulso constitui uma onda. 
 
Figura 2 – Onda propagando-se na água. 
 Logo, denomina-se onda uma perturbação que se propaga no meio. 
A mão da pessoa, ao movimentar a extremidade, constitui a fonte e a corda é o meio 
em que a onda se propaga. Se deixarmos cair uma pedrinha sobre a superfície de um lago 
de água parada, a perturbação se propaga sobre a forma de uma onda circular. 
 
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Quando um pulso segue o outro em uma sucessão regular tem-se uma onda 
periódica. O formato das ondas individuais se repete em tempos iguais. 
A Figura 3 representa o tipo mais comum e muito importante de onda periódica, 
tem a forma de uma onda senoidal, podendo ser originado por uma fonte que realiza um 
movimento harmônico simples (MHS). 
 
Figura 3 – Onda periódica senoidal. 
 Desse sistema temos que a amplitude da onda é representada por “a”, e o 
comprimento de onda por “⅄”. E temos que o comprimento de onda é igual a distância 
entre duas cristas ou dois vales consecutivos. 
 Sabendo que a velocidade de propagação de uma onda no meio é 𝑣 = 
Δ𝑥
Δ𝑡
, podemos 
escreve-la na forma 𝑣 =
⅄
𝑇
, inda tendo em vista que a frequência é 𝑓 =
1
𝑇
, temos que: 
𝑣 = 𝑓 
 Um corpo tem uma ou mais frequências naturais de vibração que proporcionam um 
melhor aproveitamento da energia recebida. Quando está inicialmente em parado, recebe a 
incidência de uma onda cuja frequência seja igual à sua frequência natural de vibração. 
Dessa forma, começará também a vibrar com a mesma frequência. Esse fenômeno é 
conhecido por ressonância, e tem a capacidade de aumentar a intensidade uma onda. 
 Dos tipos de ondas, as ondas sonoras são familiares à nossa existência e fazem parte 
de nosso cotidiano a convivência com corpos que produzem sons. Esses sons podem ser 
ruídos de choque entre dois corpos ou melodias produzidas por instrumentos musicais. 
Caracteriza-se por se propagar numa sucessão de compressões e rarefações, e em cada 
material esses movimentos têm uma característica peculiar. 
 À medida que uma onda sonora avança num tubo, cada volume elementar do fluido 
oscila em torno de sua posição de equilíbrio. E os deslocamentos se realizam para direita e 
para esquerda sobre a direção x, na qual a onda se propaga. 
 Se um objeto vibra com uma frequência típica do intervalo de frequências audíveis, 
realiza um movimento vibratório e, ao fazê-lo, obriga as partículas do ar que o rodeia a um 
 
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movimento de oscilação idêntico ao seu; essas partículas, por sua vez, comunicam esse 
movimento às seguintes e assim sucessivamente. 
 Em geral, o som propaga-se a partir da fonte sonora em todas as direções do espaço. 
Contudo, o estudo da propagação do som pode ser simplificado restringindo o seu 
movimento a uma dimensão com a utilização de um tubo de ressonância. 
 Quando duas ondas sonoras atingem uma mesma região do espaço, as partículas 
dessa região são solicitadas para efetuarem dois 
movimentos oscilatórios diferentes, daí resultando a 
sobreposição de ambos os movimentos. Se as 
oscilações estão em fase reforçam-se: interferência 
construtiva. Se, tendo a mesma amplitude, estão 
em oposição de fase anulam-se: interferência 
destrutiva. 
Figura 4 – a) ondas 1 e 2 estão sobrepostas e 
geram a 3 com maior amplitude. b) ondas 1 e 2 têm 
amplitude igual e estão em oposição de fase; a 
resultante dá a onda 3, nula. 
Em geral, quando uma onda incide sobre um objeto não é totalmente refletida em 
virtude de uma parte da energia que a onda transporta ser absorvida pelo objeto. Um 
emissor de ondas sonoras muito comum é o diapasão. Se um diapasão a vibrar for mantido 
nas proximidades de um tubo de vidro cheio de ar, fechado numa das extremidades, as suas 
vibrações transmitem-se a essa coluna de ar gerando-se assim uma onda sonora que se 
reflete ao atingir a extremidade fechada do tubo. 
Da interferência da onda incidente com a onda refletida resulta uma onda 
estacionária (Figura 4) dentro do tubo. Uma onda estacionária é caracterizada por ter nodos 
e antinodos em posições fixas. Como é mostrado na figura 4-a, num tubo fechado, a onda 
estacionária que representa a elongação de cada partícula do meio tem um nodo na 
extremidade fechada e um antinodo na extremidade aberta. Na representação da onda de 
pressão (fig. 4-b) também existem nós e anti-nós mas em posições trocadas relativamente 
aos nodos e antinodos da representação anterior. 
 Observa-se abaixo que a intensidade do som atinge um máximo quando o êmbolo 
está a uma distância h1, h2, h3,..., hn na boca no cano. 
 
 
 
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Figura 5 – Posição onde ocorre 
ressonâncias 
 Como a distância entre nós 
consecutivos é meio comprimento de onda, 
temos: 
ℎ2 − ℎ1 =

2
 
Onde  é o comprimento de onda do som no ar. 
 
4 – PROCEDIMENTO 
1 - Anote a frequência do diapasão f = 440 Hz. 
2 - Golpeie o diapasão com o martelo de borracha e coloque-o vibrando próximo da boca 
do cano de PVC, como mostra a Figura 6. 
 
Figura 6 – Onda estacionária no cano. 
3 - Mantendo o diapasão vibrando na boca do cano, movimente o êmbolo de modo a 
aumentar o comprimento da coluna de ar no cano. Fique atento à intensidade sonora. 
Quando a intensidade atingir um máximo meça o comprimento h1. Repita o procedimento 
de modo a obter três medidas independentes e tire uma média. 
h1 (cm) h1 (cm) h1 (cm) Média (cm) 
17,0 18,0 17,5 17,5 
4 - Mantendo o diapasão vibrando na boca do cano, aumente o comprimento da coluna de 
ar no cano de modo a obter um 2º máximo meça o comprimento h2. Repita o procedimento 
de modo a obter três medidas independentes e tire uma média. 
h2 (cm) h2 (cm) h2 (cm) Média (cm) 
57,5 58,0 58,5 58,0 
 
5 - Repita o procedimento anterior de modo a obter um 3º máximo. Faça três medidas 
independentes de h3 e tire uma média. 
h3 (cm) h2(cm) h3 (cm) Média (cm) 
97,0 96,5 96,0 96,5 
 
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6 - Anote a temperatura ambiente: tA = 22,2 °C. 
7 - Meça o comprimento máximo que a coluna de ar pode ter no cano utilizado: hmax= 108,0 
cm. 
8 - Meça o diâmetro interno do cano: dint = 4,8 cm. 
 
5 – QUESTIONÁRIO 
1 - Determine a velocidade do som: 
 v (m/s) 
A partir de h1(médio) sem considerar a “correção de extremidade” 308,00 
A partir de h2(médio) considerando a “correção de extremidade” 333,34 
A partir dos valores médios de h1 e h2 356,40 
A partir dos valores médios de h2 e h3 338,80 
a) V = 4h1 * f = 4 * 0,175 * 440 = 308,00 m/s. 
b) V = (4h1 + (4 * raio do tubo * 0,6)) * f = (4 * 0,175 + (4 * 0,6 * 0,024)) * 440 = 
333. 34 m/s. 
c) V = 2 * (h2 – h1) * f = 2 * (0,580 – 0,175) * 440 = 356,40 m/s. 
d) V = 2 * (h3 – h2) * f = 2 * (0,965 – 0,580) * 440 = 338,80 m/s. 
2 - Calcule a velocidade teórica, utilizando a equação termodinâmica: 
𝑣 = 331 +
2
3
𝑇 em m/s. 
Onde T é a temperatura ambiente, em graus Celsius. (A velocidade do som no ar a 0°C é 
331 m/s. Para cada grau Celsius acima de 0°C, a velocidade do som aumenta 2/3 m/s). 
𝑣 = 331 +
2
3
(22,2°𝐶) = 𝟑𝟒𝟓, 𝟖𝟎 𝒎/𝒔 
3 - Determine a velocidade do som pela média dos três últimos valores da questão 1. 
𝑣 =
333,34 + 356,40 + 338,80
3
= 𝟑𝟒𝟐, 𝟖𝟓 𝒎/𝒔 
4 - Calcule o erro percentual entre o valor da velocidade de propagação do som no ar, 
obtido experimentalmente (questão 3) e o calculado teoricamente (questão 2). 
𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑃𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙(%) = 
(𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝. ) 𝑥 100
(𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑎𝑙)
=
(331 − 342,85) 𝑥 100
331
 
𝐸𝑟𝑟𝑜 𝑃𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙(%) = 𝟑, 𝟓𝟖 % 
5 - Quais as causas prováveis dos erros cometidos? 
Podemos numerar as seguintes causas: 
 
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- Divergência de leitura de som de cada aluno no diapasão; 
- A falta de exatidão na aferição métrica das distâncias; 
- Variações de temperatura no local do experimento; 
- Ausência de prática nas leituras; e 
- Presença de outros grupos no mesmo local. 
6 - Será possível obterem-se novos máximos de intensidade sonora, além dos três 
observados, para outros comprimentos da coluna de ar dentro do cano? Raciocine ou 
experimente. Justifique. 
- Não, com uma variação entre máximos de aproximadamente 41 cm, o tubo teria que ter 
no mínimo 136,5 cm de comprimento, onde se localizaria o novo máximo, porém possui 
apenas 108 cm. 
7 - Quais seriam os valores de h1, h2 e h3 se o diapasão tivesse frequência de 220 Hz? (Não 
considerar a correção de extremidade) 
Velocidade Frequência h1 (cm) h2 (cm) h3 (cm) 
308,0 220 35,0 
356,4 220 116,0 
338,8 220 193,0 
 
V = 4h1 * f 
h1 = V / (4 * f) 
h1 = 308,0 / (4 * 220) 
h1 = 35,0 cm 
 
V = (h2 – h1) * 2 * f 
356,40 = (h2 – 0,35) * 440 
0,810 = h2 – 0,35 
h2 = 116,0 cm 
 
V = (h3 – h2) * 2 * f 
338,80 = (h3 – 1,16) * 440 
0,77 = h3 – 1,16 
h3 = 193,0 cm 
 
 
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RESULTADOS E DISCURSSÕES 
 A prática experimental teve seu objetivo alcançado, tendo em vista que se 
determinou a velocidade do som no ar experimentalmente, por meio de coleta de dados 
manuais. Levando em consideração conceitos de ressonância, ondas estacionárias e 
interferência construtiva e destrutiva e suas aplicações na prática em questão. 
 Se observou que o som é influenciado pela temperatura ambiente e pelo meio de 
propagação. Quanto maior o valor da temperatura, maior será a velocidade do som (possui 
dependência diretamente proporcional). E ainda, quantos mais próximas estiverem as 
moléculas umas das outras, maior a velocidade do som. 
 Avaliamos os resultados encontrados como eficazes, uma vez que obtivemos um 
erro percentual de 3,58 %, ficando abaixo de 5%, o que se conclui que está no intervalo 
aceitável de erro, devido aos diversos causas encontradas durante o procedimento 
experimental citadas na questão 5 do questionário. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
MAGNO, Anderson. Manual de práticas – Física experimental. Russas - CE: UFC, 
2016. 
HALLIDAY, David, Resnik Robert, Krane, Denneth S. “Física 3”, volume 2, 5 Ed. Rio 
de Janeiro: LTC, 2004. 
SILVA, Romero Tavares. Notas de aulas de físicas. 2004. 
PILLING, Sergio. PARTE A– Capítulo 3 Ondas, som e introdução a bioacústica. 
DA SILVA, Wilton Pereira; CLEIDE, M. D. P. S.; SILVA, Tarso V. Fereira. Velocidade 
do som no ar: um experimento caseiro com microcomputador e balde d’água. Revista 
Brasileira de Ensino de Fısica, v. 25, n. 1, 2003. 
DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO SOM NO AR. 2004. Disponível em 
<www.fis.uc.pt/data/20032004/apontamentos/apnt_115_10.pdf> Acesso em 13 de 
novembro de 2016;