Relatório Ondas Sonoras Estacionária - Tubo de Kundt

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Universidade Estadual de Maringá
Departamento de Tecnologia-Campus Umuarama
RELATÓRIO DE FISICA EXPERIMENTAL II
CURSO: Engenharia Ambiental	 			 		TURMA: 51
ALUNO(s):	Carolina Sia Marotto R.A.:88276
Isabela de Jesus Sanchez R.A.:91858
Maria Júlia Bonfim Santana R.A.:89607
EXPERIMENTO: Ondas Sonoras Estacionárias: O Tubo de Kundt
DATA: 10/09/2014
OBJETIVOS: 
 Estudar ondas sonoras estacionárias se propagando em um tubo cilíndrico com as extremidades abertas e em um tubo cilíndrico com uma das extremidades aberta e a outra fechada, usar a relação entre o comprimento de onda e a frequência para determinar a velocidade de propagação do som no ar.
REVISÃO TEÓRICA: 
A geração de ondas sonoras estacionárias é fundamental no desenho de instrumentos musicais. A maioria dos instrumentos usam a vibração de uma corda ou lingueta e também ondas dentro de um corpo oco como princípio de funcionamento. Além disso, muitos instrumentos musicais têm a forma de um tubo que é o objeto que usaremos nesta aula para estudarmos a propagação de ondas sonoras no ar. Uma onda sonora se propaga num determinado fluido (ar, água...), sempre que se produz uma variação de pressão no mesmo. Essa variação de pressão pode ser obtida de várias formas, como por exemplo, quando fazemos vibrar um objeto metálico.
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 (extremidade aberta) e mantendo a outra extremidade fechada, podemos produzir ondas estacionárias no interior do mesmo. Existem determinadas frequências 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).
As reflexões dessas ondas na extremidade fechada do tubo fazem com que existam ondas deslocando-se em direções opostas que acabam se superpondo. Nos tubos sonoros existem certas frequências 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 antinodo (ventre) e a extremidade fechada a um nodo (nó). 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 
Mediu-se o comprimento L do tubo;
Calcularam-se os valores dos comprimentos de onda de ressonância λ_n para os primeiros quatro modos de ressonância para o tubo com duas extremidades abertas e para o tubo com uma extremidade fechada. Anotou-se os valores dos comprimentos de onda nas tabelas 1 e 2;
Montou-se o equipamento conforme na foto abaixo: 
Espalhou-se uma pequena quantidade de pó de cortiça dentro do tubo; 
Ligou-se o gerador de sinais e ajustou-se a frequência do som até encontrar as frequências de ressonância para o tubo com as extremidades abertas; 
Calculou-se a velocidade de propagação do som no ar; Repetiu-se o experimento para o tubo com uma extremidade aberta e a outra fechada.
RESULTADOS:
Para calcular o comprimento de onda teórico (m) em tubo com ambas as extremidades abertas utilizou a seguinte equação:
Já para calcular o comprimento de onda de em um tubo com uma das extremidades fechadas, utiliza-se a equação 2:
O comprimento de onda de onda experimental (m) foi medido através de uma trena. E a frequência experimental (Hz) foi medida através de um gerador de sinais com amplificador. E a velocidade de propagação da onda foi calculada através da equação 3:
E para encontrar o erro percentual foi utilizada a equação 4:
Tabela 1- Tubo com ambas as extremidades abertas
	n
	Comprimento de onda teórico (m)
	Comprimento de onda experimental (m)
	Frequência experimental (Hz)
	Velocidade de propagação da onda
	Erro %
	1
	2
	2
	171
	342
	0
	2
	1
	1
	337
	337
	0
	3
	0,6
	0,68
	503
	342,04
	2,9
	4
	0,5
	0,48
	673
	323,04
	4,1
Tabela 2- Tubo com uma extremidade fechada
	n
	Comprimento de onda teórica (m)
	Comprimento de onda experimental (m)
	Frequência experimental (Hz)
	Velocidade de propagação da onda
	Erro %
	1
	4
	4
	85
	340
	0
	3
	1,3
	1,27
	254
	322,58
	2,3
	5
	0,8
	0,8
	426
	340,8
	0
	7
	0,6
	-
	-
	-
	-
DISCUSSÃO E CONCLUSÕES:
O tubo de Kundt é um equipamento para ensaios acústicos, composto de um tubo de vidro frio que contém ar e serragem fina de cortiça em seu interior. Nele produz-se ondas estacionárias de uma forma longitudinal fazendo um alto-falante vibrar em uma determinada frequência com o auxílio de um gerador de energia. 
As vibrações são transmitidas para o pó de serra pelo ar que está contido dentro do tubo. Observa-se que, quando ocorre ressonância, em certas regiões do tubo há acúmulo da cortiça em algumas regiões que não apresentam vibrações longitudinais; essas regiões representam os nós da onda gerada. 
Sabendo-se a distância média entre esses acúmulos e a frequência da onda gerada, pode-se determinar a velocidade de propagação do som no ar contido no tubo. Diante disso, conclui-se que este experimento foi satisfatório, pois os erros foram menores do 5 %, no entanto não conseguiu-se medir o comprimento de onda experimental e consequentemente a frequência experimental e a velocidade de propagação da onda, no tubo que continha uma extremidade fechada.
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