tubo de chamas dancantes

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Tubo de Chamas Dançantes
Ter, 27 de Setembro de 2011 10:11
Este experimento consiste na demonstração da existência de ondas estacionárias sonoras em
um tubo a partir da emissão de chamas saídas de uma coluna de gás. Para fins didáticos, com
o auxílio deste experimento pode-se realizar ainda o cálculo da velocidade do som a partir dos
parâmetros frequência e comprimento de onda das condições de ressonância.
 
 
                                                          Figura 1: Montagem experimental
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 Funcionamento
 
O experimento é composto por um tubo longo (Figura 1), que possui uma de suas
extremidades fechada e a outra encaixada em um alto falante conectado a um gerador de
frequências digital (Figura 2). O tubo possui no decorrer de toda sua extensão diversos furos
por onde o gás de cozinha (GLP), injetado no tubo, pode escapar. O gás que escapa por cada
um dos furos é aceso com o auxílio de um palito de fósforos.
 
Como o gerador de frequências conectado ao alto falante pode variar a vibração do mesmo, o
som gerado também tem sua freqüência passível de ser alterada. Em determinadas
frequências específicas a onda sonora gerada retorna sobre si mesma, gerando o que
denominamos como sendo uma onda estacionária, ou uma condição de ressonância. Estas
condições de ressonância podem ser verificadas a partir do aspecto fornecido pelas chamas
provenientes dos furos. Aumentando-se no gerador de freqüências a amplitude da onda
sonora, é possível discernir de maneira ainda melhor os nós e anti-nós.
 
               
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             Figura 2: Tubo de Chamas Dançantes                  Figura 3: Gerador de frequências eauto-falante  Fundamentos Teóricos             Ao excitar uma corda, fixa em duas extremidades, aparecem configurações de ondasestacionárias. A frequência de ressonância (fn­) mais baixa constitui o modo fundamental. Aressonância seguinte têm a frequência igual ao dobro da fundamental e a seguinte, o triplo dafundamental. Na figura a seguir temos indicados ao lado cada uma dessas frequências e oscomprimentos de onda ( ­λn) 
                                         Figura 5 (retirada de DONOSO, 2006.) Os pontos da corda que ficam imóveis são os nós. Os pontos das cordas com amplitudemáxima são os anti-nós. Em um tubo fechado a configuração dos harmônicos gerados pelas ondas estacionáriassonoras é semelhante a mostrada acima. Conhecida a velocidade do som (v), o comprimento do tubo (L) e o número do harmônico (n),podemos calcular a frequência de ressonância da seguinte maneira: 
A distância entre dois nós ou dois anti-nós é λ/2, correspondendo a metade do comprimento deonda (λ), o que pode ser medido com uma régua. Conhecendo a frequência f do gerador econsequentemente do alto-falante, conseguimos calcular também, a velocidade do som (v), daseguinte maneira: 
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 Bibliografia BARATTO, A. C. Ondas estacionárias longitudinais no tubo de chamas. Revista Brasileira deEnsino de Física , v.20, n. 1, p. 6-10, 1998. DONOSO, J. P. A física dos instrumentos musicais. Ciência às 19 h. Apresentação de Slidesdisponível em: http://www.ciencia19h.ifsc.usp.br/palestras.php. Visitado em: 24 de setembro de 2011 às 17:43. NUSSENZVEIG, H. M., Curso de Física Básica: Fluidos - Oscilações e Ondas - Calor (EdgardBlücher Ltda, São Paulo, 2002), 4ª ed revisada. RESNICK, R., HALLIDAY, D., WALKER, J. Física 2. (LTC – Livros Técnicos e CientíficosEditora S.A.), Rio de Janeiro, 1984. TIPLER, P. A., Física para cientistas e engenheiros 1 - Mecânica, Oscilações e Ondas,Termodinâmica, Ed. LTC, Rio de Janeiro (2000), p. 420.
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