Ressonância em tubos sonoros

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Física Experimental II Tubo de ressonância (pó) com uma extremidade fechada 
Objetivos:
Estudar o fenômeno da ressonância com a formação de ondas estacionárias no tubo de Kundt e determinar a velocidade do som no ar. 
Materiais:
Tubo de vidro, suportes de fixação, pó de serragem, pá para ajuste do pó dentro do tubo, gerador de funções, amplificador do sinal, alto-falante, êmbolo. 
Introdução Teórica 
A velocidade de propagação do som no interior do tubo de Kundt pode ser calculado conhecendo-se a freqüência (f) de ressonância e o comprimento de onda (λ). Deste modo, a velocidade é dada por: v = λ f (1)
O tubo de Kundt é um tubo de vidro cilíndrico com comprimento L e raio interno R, que contém ar e serragem fina de cortiça em seu interior. Fazendo um alto-falante vibrar em uma das extremidades do tubo e mantendo a outra extremidade fechada, podemos produzir ondas estacionárias. Existem determinadas freqüências sonoras de vibração que se observa ressonância no tubo, vibrações são transmitidas para o pó de cortiça pelo ar que está contido dentro do tubo. Observa-se que, quando ocorrer ressonância, em certas regiões do tubo há acúmulo da cortiça (ventre) e em outras regiões não apresentam vibrações (nó). Quando essas ondas estão confinadas num espaço, num tubo de vidro por exemplo, as reflexões dessas nas extremidades fazem com que existam ondas deslocando-se em direções opostas que acabam se superpondo. Nos tubos sonoros existem certas freqüências para as quais a superposição provoca uma onda estacionária. No caso de um tubo com uma extremidade fechada e outra aberta teremos as ressonâncias com a formação de ondas estacionárias. Em analogia com as ondas estacionárias produzidas numa corda, a extremidade aberta corresponde a um anti-nodo (ventre) e a extremidade fechada a um nodo. Assim, o comprimento efetivo L de um tubo sonoro corresponde a: 4 nλ L = , para n = 1,3,5,7,.... (2) Caso esse tubo esteja preenchido por pó de serragem, por exemplo, teremos pequenos montes formados devido à variação de pressão, sendo que um pico do morro sempre coincide com a extremidade aberta do tubo. Neste local, a pressão deve permanecer aproximadamente constante e igual à atmosférica, fazendo com que se acumule ali, o pó usado na experiência. Para a extremidade fechada, a onda é sempre refletida, acontecendo exatamente como em uma corda vibrante presa a um anteparo, ficando o Tubo aberto (a) e fechado (b), mostrando o comportamento da onda. Os tracejados representam a crista do morro de pó, que se formam.
 Atividades dadas pelo professor Ciro
5.1 Classifique o tubo sonoro que será utilizado nesta atividade e justifique sua resposta.
R: Tubo fechado seguindo orientação do professor
5.3 Varie lentamente a frequência do alto falante observando o interior do tubo (principalmente quando o som se tornar mais intenso). Descreva o que acontece.
R: Variamos até a frequência F=384H , a matéria foi se espalhando até formar ondas e o cálculo da velocidade foi feito da seguinte forma (0,45m x 2)/384H = 346m/s
Sendo 450mm (ventre) x 2 = 900mm = λ
384H = F 
Usando a fórmula V= λF
5.4 Para que valor de frequência você percebe a ocorrência de um máximo na amplitude (aumento de volume) da onda estacionária obtida?
R: 384H
5.5 Reprodução da figura do tubo de Kundt após o desligamento do oscilador.
R: O tubo ficou com matéria concentrada nas extremidades e espalhada no centro devido a ser um tubo fechado e as ondas criadas e refletidas se chocarem contra as paredes tentando sair.
5.6 Conte e anote o número de λ que você visualizava na onda estacionária.
R: Havia apenas um ventre no caso λ/2
Conclusão
Concluímos que a experiência foi um sucesso pois chegamos bem próximo da velocidade do som que é de 343m/s.
Caso o tubo fosse aberto as ondas criadas e refletidas iriam se espalhando pelas extremidades do tubo levando todo pó embora, pois não haveriam paredes para segurá-las.
Relatório de Física 2 Experimental
Título: Ressonância em tubos sonoros fechados
Alunos:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Professor: Ciro
Turma: 3156
Data 15/05/17