2 Ressonância em tubos sonoros abertos e fechados – Tubo de Kundt

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Universidade Federal do Maranhão – CCSST 
Engenharia de Alimentos – 2017.1 
Física Experimental II – Turma 01 
05 de abril de 2017 – parte 1 
12 de abril de 2017 – parte 2 
Cristian da Silva Neres 
Orientadora: Ellen Karolyne 
Prof. Dr. Pedro de Freitas Facanha Filho 
 
 
 
 
Experimento: Ressonância em tubos sonoros abertos e fechados – 
Tubo de Kundt 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imperatriz – MA 
2017 
 
Universidade Federal do Maranhão – CCSST 
Cristian da Silva Neres 
 
 
 
 
 
Ressonância em tubos sonoros abertos e fechados – Tubo de Kundt 
Segunda e terceira aula prática de Física Experimental II – Turma 1 
 
 
 
 
 
Relatório da segunda e terceira aula prática 
de Física Experimental II, com o tema 
Ressonância em tubos sonoros abertos e 
fechados – Tubo de Kundt, aula ministrada 
pela aluna do mestrado Ellen Karolyne 
sobre orientação do Prof. Dr. Pedro de 
Freitas Facanha Filho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Imperatriz – MA 
2017 
1. Introdução 
 O som é um tipo de onda longitudinal, ondas que movem-se na mesma direção 
de oscilação dos corpos que estejam em seu caminho, que se propagando em um meio, 
o ar, caracterizando assim elas como ondas mecânicas [1]. 
 A ressonância mecânica de ondas sonoras ocorre quando um sistema físico 
recebe energia por meio de excitações de freqüência igual a uma de suas frequências 
naturais de vibração. Assim, o sistema físico é forçado a oscilar com a mesma 
frequência da força aplica, neste caso de acordo com a energia recebida, essa força é 
denominada de força propulsora [1]. 
 Em vários sistemas de propagação de ondas mecânicas têm modos normais 
(modo normal é a frequência na qual a estrutura deformável oscilará ao ser perturbado) 
de oscilação, esses modos incluem colunas de ar, como o Tubo de Kundt, e cordas 
esticadas, como em cordas de uma guitarra. O Movimento Harmônico Simples é 
descrito a partir de cada modo onde as partículas se movem com mesmas frequências. 
Tubos sonoros e cordas bem esticadas possuem uma série infinita de modos normais 
[1]. 
 
 
2. Objetivos: 
 Identificar e/ou descrever o fenômeno da ressonância em tubos sonoros; 
 Localizar visualmente e conceituar os pontos nodais e os pontos ventrais de uma 
onda sonora estacionária num tubo aberto e fechado; 
 Medir o comprimento de uma onda λ de algumas ondas sonoras estacionárias 
obtidas em tubos sonoros abertos e fechados e relacioná-los com o comprimento 
L do tubo sonoro aberto e fechado; 
 Identificar os harmônios possíveis para um dado tubo sonoro aberto ou fechado; 
 Determinar a velocidade de propagação do som, a partir de uma onda 
estacionária obtido num tubo sonoro aberto ou fechado; 
 Concluir que, no interior de um tubo sonoro com uma de suas extremidades 
fechada, o som é reforçado em função do comprimento L do tubo; 
 Medir e/ou calcular a frequência de um som emitido; 
 Relacionar o comprimento L do tubo sonoro fechado com o λ das ondas 
estacionárias obtidas; 
 
3. Metodologia 
3.1 Materiais Utilizados: 
 Gerador de sinais de áudio e frequencímetro digital, Conjunto de alto-falante, 
Tubo sonoro, Orientador de haste e escala milimetrada, Cubas coletoras para pó de 
cortiça, Pó de cortiça. 
 
3.2 Procedimento Experimental: 
 Inicialmente foi espalhado o pó de cortiça por todo o tubo de modo que formou 
um cordão ao centro do tudo, de acordo com o – apêndice a, posteriormente em uma das 
extremidades do ficou posicionou-se o Gerador de sinais de áudio e frequencímetro 
digital e nele ajustou-se a intensidade e a frequência (iniciando com menores 
frequências), de acordo com o – apêndice b, regulando com som o suficiente para serem 
formadas as ondas estacionárias no tubo com a extremidade aberta, assim termina a 
parte 1 do relatório. 
 Na parte 2 do relatório foram realizados os mesmos procedimentos descritos 
acima, após o ajuste do Gerador de sinais de áudio e frequencímetro digital para serem 
formadas as ondas de acordo com o objetivo da aula prática, foi vedada a extremidade 
do tubo, assim termina a parte 2 deste relatório. 
 
4. Resultado e Discussão: 
 Em relação ao tubo com extremidade aberta obteve-se os seguintes dados de 
acordo com o objetivo da prática experimental proposta: 
 Quantidade de 
Ventres e nós 
formados 
Comprimento 
de um ventre 
(λ) 
Frequência (Hz) Velocidade 
(m/s) 
Velocidade 
média 
(m/s) 
Valor teórico da 
frequência (Hz) 
1 3 nós e 3 ventres 
formados 
0,13 m 720 Hz 93,6 m/s 935,075 
m/s 
3957,69 Hz 
2 4 nós e 4 ventres 
formados 
0,18 m 740 Hz 133,2 m/s 3811,11 Hz 
3 Não foi possível 
observar a 
quantidade de 
nós e ondas 
0,775 m 3327 Hz 2578, 425 
m/s 
Não foi 
possível 
determinar 
 
 Segue abaixo o gráfico de (n x f): 
 
 
 Gráfico 1 (Número de ventres x Frequência ) 
 
3; 1429,163; 1429,16
4; 3811,11
3; 720 4; 740
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
F
re
q
u
ên
ci
a
 (
H
z)
Número de Ventres
 De acordo com os dados pode se afirmar que quanto maior o comprimento de 
um ventre maior será sua velocidade, conclui-se então que a velocidade é diretamente 
proporcional a frequência. 
 Em relação ao tubo com extremidade fechada obteve-se os seguintes dados de 
acordo com o objetivo da prática experimental proposta: 
 Quantidade 
de Ventres 
e nós 
formados 
Comprimento 
de um ventre 
(λ) 
Frequência 
(Hz) 
Velocidade 
(m/s) 
Velocidade 
média 
(m/s) 
Valor teórico 
da frequência 
(Hz) 
Faixa 1 3 0,18 m 669 Hz 120,42 m/s 107,85 m/s 1429,16 Hz 
Faixa 1 3 0,18 m 689 Hz 124,02 m/s 1429,16 Hz 
Faixa 2 4 0,09 m 879 Hz 79,11 m/s 3811,11 Hz 
Faixa 3 0 0 3323 Hz Não foi 
possível 
determinar 
 0 
 
 
Gráfico 2 (Número de ventres x Frequência ) 
Observação: 
Os valores de (3;669) e (3;689) são muito próximos graficamente por isso não teve como separá-los o suficiente 
para melhor visualização. 
 
 No tubo fechado, observa-se que, quando o comprimento do ventre diminui, se 
têm maiores frequências, conclui-se também que quanto menor o comprimento do 
ventre menor será a velocidade, portanto, trata-se de grandezas diretamente 
proporcionais. 
 A diferença mais notável entre Ressonância em tubos sonoros abertos e fechados 
no Tubo de Kundt é que no tudo aberto é formado meio ventre no final do tubo – 
apêndice c, algo que não ocorre no tubo fechado devido à reflexão da onda é formado 
um nó na extremidade do tubo – apêndice d. 
3; 1429,163; 1429,16
4; 3811,11
3; 689
4; 879
3; 669
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
F
re
q
u
ên
ci
a
 (
H
z)
Número de Ventres
5. Conclusão: 
 Em virtude do experimento proposto, a partir da teoria da ressonância em tubos 
sonoros abertos e fechados – Tubo de Kundt constatou-se na prática, que quanto maior 
o comprimento de um ventre maior será sua velocidade em um tubo com extremidade 
aberta e/ou fechado, pôde notar-se que a diferença mais nítida na ressonância em tubos 
sonoros abertos e fechados no Tubo de Kundt é o que é formado na extremidade do 
tubo uma vez que em tubos abertos é formado meio ventre e em tubos fechados é 
formado um nó. 
 
6. Referências: 
 
1. YOUNG, H. D; FREEDMAN, R. A., “Física II Termodinâmica e Ondas”. 12ª 
ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 140- 157 p. 2008.APÊNDICE A – Cordão de pó de cortiça no Tubo de Kundt 
 
 
APÊNDICE B - Gerador de sinais de áudio e frequencímetro digital e Conjunto 
de alto-falante conectados no Tubo de Kundt 
 
 
 
APÊNDICE C – Representação da formação de meio ventre na extremidade 
de um tubo 
 
APÊNDICE D – Representação da formação de um nó na extremidade de 
um tubo