Relatório 7 Velocidade do Som (recuperado)

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Ceará
Centro de Tecnologia
Curso de Engenharia Civil
Relatório de Física Experimental
Prática 5: Equilíbrio
Nome: Matrícula: 
 Curso: Engenharia Civil	 Turma: 5
 Professor: 
Fortaleza - Ce
2016
Objetivos
Determinar a velocidade do som no ar como uma aplicação de ressonância.
Introdução Teórica
Cada corda, coluna de ar ou corpo em geral possui sua frequência natural de vibração que é a qual o corpo aproveita melhor a energia recebida. Por conta dessa frequência, se um corpo está em repouso e incidir sobre ele uma onda com frequência igual a sua frequência natural, o corpo passa a vibrar também com uma frequência considerável. Assim, o corpo está em ressonância com a onda recebida.
Podemos utilizar ressonância para medir a velocidade do som no ar, que é exatamente o que foi feito neste experimento, feito em uma coluna de ar (usamos cano de pvc). Produzimos um som na boca do cano com um diapasão e variamos o comprimento da coluna de ar movendo um embolo colocado no interior do cano, assim, tem um momento em que a coluna de ar entra em ressonância e reforça o som produzido.
Temos então as ondas estacionarias, que são as que penetram o cano e as refletidas na superfície do embolo, com a formação de nós (interferência destrutiva) e ventres (interferência construtiva).
Ao movimentarmos o embolo temos distancias h1 e h2 e as fórmulas:
h2-h1= ʎ/2 como v = ʎf então,
v = 2(h2-h2)f
Material Utilizado
- Cano de PVC com êmbolo
- Diapasão de frequência conhecida
- Martelo de borracha
- Termômetro digital
 - Paquímetro
- Trena
Procedimento Experimental
Anote a frequência do diapasão: f = 440 Hz.
Golpeie o diapasão com o martelo de borracha e coloque-o vibrando próximo da boca do cano de PVC.
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 (meça diretamente a cavidade dentro do cano). Repita o procedimento de odo a obter h2 e h3.
Tabela 1 Medidas realizadas pelo estudante 1
	h1 (cm)
	h2 (cm)
	h3 (cm)
	12,9
	44,7
	63
Fazendo um rodízio nas atividades de cada estudante para permitir medidas independentes, repita o procedimento anterior de modo a obter mais dois conjuntos de dados.
Tabela 2 Medidas realizadas pelo estudante 2
	h1 (cm)
	h2 (cm)
	h3 (cm)
	12,4
	52
			84,5
Tabela 3: Medidas realizadas pelo estudante 3
	h1 (cm)
	h2 (cm)
	h3 (cm)
	13,5
	47,4
	74
Anote na tabela 4 as medidas obtidas independentemente e tira a média.
Tabela 4 (Medidas individuais e valores médios)
	
	Estudante 1
	Estudante 2
	Estudante 3
	Média (cm)
	h1 (cm)
	12,9
	12,4
	13,5
	12,93
	h2 (cm)
	44,7
	52
	47,4
	48,03
	h3 (cm)
	63
	84,5
	74
	73,83
Anote a temperatura ambiente: tA = 25,4 ºC
Meça o comprimento máximo que a coluna de ar pode ter no cano utilizado: hmax = 108 cm
Meça, com um paquímetro, o diâmetro interno do cano: dint = 5.10 cm
Questionário
Determine a velocidade do som:
	
	V (m/s)
	A partir de h1 (médio) sem considerar a “correção de extremidade”
	V = λ x f = 4 x h1 x f 
V =22756,8cm/s = 227,56 m/s
	A partir de h1 (médio) considerando a “correção de extremidade”
	V = λ x f 
V = 4 x (h1 + 1,6 x d/2) x f
V =29937,6 cm/s =299,37 m/s
	A partir dos valores médios de h1 e h2
	V = 2 x (h2 – h1) x f
V =61776cm/s = 617,76 m/s
	A partir dos valores médios de h2 e h3
	V = 2 x (h3 – h2) x f
V = 22704cm/s = 227,04m/s
Determine a velocidade do som pela média dos três últimos valores da questão 1.
V = (299,37 + 617,76 + 22704) /3 === == 347 m/s
V = 358,05 m/s	
Calcule a velocidade teórica do som no ar, utilizando a equação termodinâmica: 
V = 331 + 2/3 x T ; em m/s ; onde T é a temperatura ambiente, em graus Celsius.
V = 331 + 2/3 x 25,4 = 347,93 m/s
Calcule o erro percentual entre o valor da velocidade de propagação do som do ar obtido experimentalmente (questão 2) e o calculado teoricamente (questão 3).
 358,05 / 347,93 = 1,029 Erro = 0,3 %
Quais as causas prováveis dos erros cometidos na determinação experimental da velocidade do som nessa pratica?
 As possíveis causas de erro provavelmente ocorreram durante a identificação de h1 , h2 e h3, visto que o barulho dos outros estudantes pode ter prejudicado o experimento além de dificuldade na identificação dos mesmos.
Será possível obterem-se novos máximos de intensidade sonora, além dos três observados, para outros comprimentos da coluna de ar dentro do cano? Justifique.
V = 2 x (h4 – h3) x f 34600 = 2 x 440 x (h4 – 73,83) h4 = 34600/880 + 73,83 h4 = 113,14 cm
De acordo com os cálculos acima, o próximo máximo seria à 113,14 cm da extremidade aberta do cano, como o cano possui apenas 108 cm, não seria possível perceber outro máximo.
 
A velocidade do som no ar a 31° C é 351 m/s. Qual a velocidade do som no ar a essa temperatura em km/h? 
V = 351 m/s ; V= 351 x 3,6 = 1263,6 km/h
Quais seriam os valores de h1, h2 e h3 se o diapasão tivesse a frequência de 880 Hz (não considere a correção de extremidade)? 
Pode-se concluir que os comprimentos h1, h2 e h3 dependem da velocidade do som e da frequência. Sabendo que a velocidade do som é constante no meio observado, as distâncias tornam-se inversamente proporcionais à frequência. Desse modo, se a frequência dobra, as distâncias devem diminuir para a metade dos seus valores originais. Ou seja, h1, h2 e h3 seriam, respectivamente, 6,465 cm, 24,015 cm e 36,915 cm. 
Conclusão 
O objetivo da prática foi alcançado com êxito, além de algumas falhas que são justificáveis, como ambiente barulhento devido ao número de alunos fazendo a mesma prática ou outras coisas que possam ter ocorrido. 
	
Referências
DIAS, Nildo Loiola. Roteiro de aulas práticas de física. Fortaleza: Departamento de Física UFC, 2016.