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pratica 7 - determinação da velocidade do som

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS
CURSO: BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ONDAS E TERMODINÂMICA
NOTA
EXPERIMENTO 7: INTERFERÊNCIA DE ONDAS E MODOS NORMAIS – DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO SOM NO AR
PROF. JOSÉ LUIZ
ALUNO(A): TURMA: DATA:
1 – OBJETIVO: Observar as relações existentes entre a freqüência e o comprimento de onda de uma onda sonora e,
utilizando a condição de uma onda estacionária ressonante, determinar a velocidade do som no ar.
2 – FUNDAMENTO TEÓRICO: A velocidade de propagação de uma
onda sonora pode ser obtida pela equação v= . f onde λ é o
comprimento de onda do som e f é a freqüência de vibração da mesma.
O comprimento de uma onda sonora pode ser determinado por meio
experimental confinando a onda em uma coluna de ar dentro de um tubo
fechado em uma de suas extremidades. O estado estacionário é atingido
quando o comprimento da coluna de ar L for igual a um múltiplo ímpar
de um quarto de comprimento de onda, ou seja, quando
Ln=
n.
4 com n=1,3, 5,7, 9,. .. (números ímpares)
A Fig. 01 mostra o fenômeno de ressonância para o primeiro e o terceiro
harmônico na coluna de ar de um tubo parcialmente cheio de água. A
onda sonora viaja pelo ar até encontrar a superfície da água, neste ponto
parte da onda sonora é difratada e parte é refletida. Esta parte refletida
interage com a onda incidente produzindo os harmônicos. A coluna de ar
(meio que ocorre a ressonância) pode aumentar ou diminuir quando se
altera o nível da água dentro do tubo. Dessa forma pode-se obter, por
exemplo, para uma mesma freqüência vários comprimentos diferentes
para a coluna de ar, que podem correspondem respectivamente à λ/4, 3(λ/4) e 5(λ/4) onde ocorre o fenômeno de
ressonância.
4 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
4.1 – O sistema deve estar montado conforme a Fig. 02. O sistema deve ser montado conforme a Fig.
02. Observe na caixa ressoante a freqüência do diapasão e anote abaixo:
 fdiapasão = _________________ ;
A velocidade esperada do som é de aproximadamente 340 m/s. Determine teoricamente os valores dos
três primeiros harmônicos, ou seja, os valores de L1 e L3 e L5:
L1 = ________________ ; L3 = _______________ ; L5 = ________________ ;
Meça o tamanho total da proveta! Dproveta = ___________________.
Quanto e quais harmônicos são possíveis de observar usando o tamanho da proveta? 
___________________________________________________________________________________
4.2 – Utilizar a informação anterior e colocar água na proveta com seu nível dois centímetros abaixo do valor esperado
para formação do harmônico. Golpear uma das extremidades da forquilha do diapasão e colocá-lo perto da entrada da
proveta. Ouça a intensidade sonora produzida. Adicione um pouco de água e repita o processo com o objetivo de medir o
tamanho da coluna de ar para a maior intensidade sonora medida pelo ouvido. Utilizar a mangueira da seringa (ou um
UFERSA – DCEN – Lab. Ondas e Termodinâmica________________________________________________________1
3 – MATERIAL UTILIZADO
• Uma proveta; • Régua ou trena;
• Diapasão e martelinho de borracha; • Seringa;
• Caixa ressonante; • Béquer com água;
Figura 1: Primeiro e terceiro harmônicos;
Figura 02 
béquer) para alterar a altura da coluna de ar contida na proveta. Na intensidade máxima as ondas sonoras entrarão em
ressonância indicando a posição de um nó do harmônico na superfície da água. Cada aluno deverá realizar sua medida da
localização do nó, preencher a Tab. 01 e calcular o comprimento de onda e a velocidade do som, bem como suas médias.
Harmônico (n) Aluno 1 Aluno 2 Aluno 3 Aluno 4 Altura médiaLn
Comprimento de
onda médio λn
Tabela 01
4.3 – Com os valores da Tabela 1, calcular a velocidade do som de cada
harmônico. Determinar o desvio padrão da média e escreva ao lado o resultado
na foma de v=v±v . Se o valor obtido for diferente do valor esperado da
velocidade mencione quais poderiam ser as fontes de erro experimental? (Obs.: Considere somente a parte inteira tanto
da velocidade do som como do desvio padrão fazendo o arredondamento necessário.)
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
4.4 – Usando a mesma proveta, quantos e quais harmônicos poderão ser formados para uma fonte sonora com freqüência
de 1200 Hz? Use a velocidade do som encontrada no item 4.3. Explique. ______________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
4.5 – Examinar a caixa ressonante que acompanha o diapasão. Há alguma relação entre os comprimentos da caixa e os
valores de Ln obtidos nas questões anteriores? ____________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
4.6 – Como localizar experimentalmente um nó e um antinodo (ventre) de uma onda sonora dentro da proveta? _______
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
4.7 – Com o que foi aprendido neste experimento, explique como você pode calcular aproximadamente a distância de 
queda de um raio em relação a você. 
_________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________
5 – CONCLUSÃO:
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
UFERSA – DCEN – Lab. Ondas e Termodinâmica________________________________________________________2
v=v±v
v = ± 
6 – BIBLIOGRAFIA
[1] – Sears & Zemanski, Young & Freedman, Física II, Ondas e Termodinâmica, 12ª Edição, Person, 2008.
[2] – Resnick, Halliday, Krane, Física 2, 5ª Edição, LTC, 2007.
UFERSA – DCEN – Lab. Ondas e Termodinâmica________________________________________________________3
Equações de auxílio para o cálculo do desvio padrão da média
x=
∑
i=1
N
x i
N
= 1
N x1x2⋯xN 
σ= 1N−1∑i=1
N
x i−x 
2
x N
σ
σ =
	Universidade Federal Rural do Semi-Árido
	Departamento de Ciências Exatas e Naturais
	Curso: Bacharelado em Ciência e Tecnologia
	Disciplina: Laboratório de Ondas e Termodinâmica
	NOTA
	Experimento 7: Interferência de Ondas e Modos Normais – Determinação da Velocidade do Som no Ar
	Prof. José Luiz
	5 – CONCLUSÃO:
	6 – BIBLIOGRAFIA

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