Relatório Velocidade do som

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE FÍSICA DISCIPLINA: FISICA GERAL E EXPERIMENTAL II-E DOCENTE: LUCIANO MELO ABREU 
 
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO 
VELOCIDADE DO SOM NO AR
 
BRENDA VIANA
RAFAEL SILVA
MALENA BORGES 
INTRODUÇÃO
O som sendo uma onda longitudinal, é caracterizado pela velocidade de propagação que varia a partir do meio que é observado. A onda sonora ao passar, faz com que as partículas do ar vibrem em torno de sua posição de equilíbrio. Como as ondas sonoras devem ser periódicas, tem-se a seguinte relação: . A propagação do som em meios gasosos depende fortemente da temperatura do gás, visto que altera o comportamento destas partículas, como exemplo podemos tomar a velocidade de propagação do som no ar à temperatura de e a temperatura é 20°C, obtém-se . Este valor será buscado neste experimento, onde será apresentado também seu erro em porcentagem. 
Foi medido a velocidade de propagação do som no ar através da geração de ondas em um tubo com uma extremidade fechada (superfície da água) e outra aberta, que resultam em um nó de deslocamento e um nó de pressão (igual a pressão atmosférica), respectivamente. As ondas mecânicas serão confinadas neste tubo de comprimento L e raio R e as reflexões nas suas extremidades originam ondas que se propagam em sentidos contrários, sendo que sua sobreposição depende das dimensões do tubo em relação ao comprimento de onda, criando-se assim, ondas estacionárias para diferentes frequências. Ocorre uma ressonância entre a vibração sonora da fonte e os modos naturais de vibração do tubo, estas poderão ser ouvidas visto que a audição humana é capaz de captar ondas com frequência entre 20Hz e 20000Hz.
OBJETIVO
O objetivo deste trabalho é analisar a partir de uma onda estacionária ressonante, relações que podem ser obtidas entre a frequência e o comprimento de onda, afim de determinar a velocidade do som no ar a partir de um tubo fechado em uma extremidade e aberto em outro, compreendendo os fenômenos físicos por trás do mesmo.
MATERIAL NECESSÁRIO
Tubo de vidro contendo coluna de água
Dispositivo para fazer variar a coluna d’água
Gerador de áudio
Alto falante utilizado como fonte de áudio
PROCEDIMENTO
O procedimento consiste em a partir de uma frequência inicial de 700 Hz, medir visualmente na fita métrica, em que altura do tubo de vidro há ressonâncias das ondas estacionárias, a partir do som agudo escutado ao atingi-las. Para isso basta fazer com que a altura do nível d'água no tubo varie (variando o L) a partir do dispositivo utilizado no experimento, como na figura 1. Observando também a variação de intensidade do som. Deve-se repetir o mesmo procedimento para outros 5 valores de frequência, no caso de 700 a 1200 Hz.
Figura 1 – Procedimento 
TRATAMENTO DE DADOS
Primeiramente, deve-se estabelecer os valores do comprimento de onda (λ) em metros, para isso utiliza-se a formula .
Faz-se este cálculo para todos valores de L marcados na ressonância, encontrando uma média, como exemplificado a seguir para a frequência de 700 Hz.
	
	(m)
	(m)
	(m)
	(m)
	(m)
	λ(m)
	
	
	700
	1
	0,105
	0,357
	0,603
	-
	0,498
	348,6
	2,0080
	800
	1
	0,095
	0,307
	0,526
	-
	0,431
	344,8
	2,3201
	900
	1
	0,074
	0,279
	0,468
	0,654
	0,386
	347,4
	2,5906
	1000
	1
	0,065
	0,232
	0,415
	0,59
	0,350
	350
	2,8571
	1100
	1
	0,063
	0,22
	0,373
	0,533
	0,3133
	344,663
	3,1918
	1200
	1
	0,057
	0,202
	0,36
	0,475
	0,2786
	334,32
	3,5893
Tabela 1 - Resultados obtidos e calculados
A velocidade do som será calculada de três formas diferentes, para ser comparada. É também calculado o erro percentual tendo como base o valor da velocidade do som no ar numa temperatura de 20ºc, que é 344 m/s.
A primeira é calculada pela média aritmética dos valores de velocidade obtidos para as diferentes frequências:
Erro: 0,2801%
A segunda forma de calcular a velocidade é pela tangente (inclinação da reta):
m/s
Erro: 8,0826%
A terceira maneira é pelo Método de Mínimos Quadrados :
						
Erro: 5,3850%
Gráfico 1 
CONCLUSÃO
Foram obtidos 3 valores distintos para os três procedimentos sugeridos, havendo uma diferença significativa de cerca de 28m/s. O primeiro procedimento, onde a velocidade foi calculada pela média de todas encontradas obteve o melhor resultado, com um erro de 0,2801%%. O pior resultado encontrado foi realizado por meio da tangente da inclinação da reta, com um erro de 8,0826%, o procedimento pelo método dos mínimos quadrados obteve um erro de 5,3850%.
Embora o resultado não tenha sido tão preciso, devido a erros na medição do L durante as ressonâncias, o objetivo foi alcançado visto que os valores estavam coerentes com o esperado e não muito distantes do valor que deveria ser obtido, de 344 m/s.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
NETTO, Luiz Ferraz. Tubos Sonoros. Disponível em : http://www.feiradeciencias.com.br/sala10/10_15.asp . Acesso em : 21de agosto de 2017.
Guia de laboratório, Física Geral e Experimental II, estado da Bahia. Salvador: UFBA 2001. Disponível em: http://www.fis.ufba.br/sites/fis.ufba.br/files/9_velocidade_som.pdf. Acesso em 21 de agosto de 2017.
SALVADOR
2017