Velocidade do Som em Metais

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Prática 2 - Velocidade do som em metais
Matheus Laguna Sabadini
Pedro Henrique Tavares
Gabrielle da Silva Jordão
Campo Grande, MS – Brasil
15 de Junho, 2016
Objetivos
	Determinar a velocidade de propagação de um pulso longitudinal em barras de metal.
Introdução Teórica
Velocidade do Som em Metais 
Uma onda sonora (que é uma onda mecânica longitudinal), a qual necessita de um meio para poder se propagar, sendo essa propagação a medida da velocidade do som. Quando o som se propaga em um meio, ele produz uma pequena variação de pressão produzindo assim um deslocamento, este o qual muda a densidade do fluido. 
O som propaga-se com maior velocidade no metal do que no ar, pois o metal esta no estado solido, logo as partículas estão mais próximas, tornando mais fácil a propagação de vibrações, já no ar, o qual as partículas estão no estado gasoso, as partículas estão mais afastadas dificultando a passagem das vibrações ,levando mais tempo. A velocidade de propagação da onda em um meio pode ser determinada utilizando a seguinte relação:
V 
Y = módulo de Young (elasticidade);
ƿ = é a densidade de massa (inércia) do meio.
Modulo de Young
O modulo de Young é uma grandeza proporcional à rigidez de material quando este é submetido a uma tensão externa de tração ou compressão. Logo, é a razão entre a tensão aplicada e a deformação sofrida pelo corpo, quando o comportamento é linear, de acordo com a equação a seguir:
E= Módulo de elasticidade ou módulo de Young 
δ= Tensão aplicada 
ε= Deformação elástica longitudinal do corpo de prova
Neste experimento foi medida a velocidade de propagação do som em barras metálicas. Soltando-se uma barra verticalmente, observou-se que ela pula ao atingir o piso. Quando a barra se chocou contra o piso, produziu um pulso de compressão na sua extremidade inferior. O pulso, ao atingir a extremidade inferior, restaura a forma original da barra, ao qual exerce uma força para baixo sobre o piso. O piso, em reação, exerce uma força para cima sobre a barra, fazendo-a saltar. Durante este período de tempo o pulso sobe e desce ao longo da barra, esta permanece em contato com o piso.
L = comprimento da barra
Tc = intervalo de tempo
V = velocidade do pulso
Material Utilizado
Fonte de tensão contínua, capacitor eletrolítico, resistor, multímetro digital, barras metálicas e trena.
Procedimento Experimental
A montagem que foi utilizada neste experimento está mostrada, esquematicamente, na Figura 1. 
Figura 1: Diagrama esquemático da montagem, mostrando o circuito utilizado para medir o tempo de contato entre a barra e a base metálica.
Ligou-se momentaneamente a chave S, o capacitor carregou-se até atingir a voltagem V0 da fonte. Desconectou-se a chave S, anotou-se o valor da tensão no capacitor e a barra foi solta imediatamente. Depois que ela colidiu a base, segurou-a no ar, antes dela cair novamente, anotou-se o valor da tensão. Esse procedimento foi repetido várias vezes, anotando-se os valores das tensões Vi no capacitor, antes, e Vf, após, cada colisão.
Análise dos dados obtidos
	Com a realização das medidas dos valores das tensões no capacitor após vinte colisões da barra de metal com a base, foi montada a Tabela 1.
Tabela 1: Dados obtidos referentes aos degraus de descarga no capacitor.
	Vi (V)
	Vf (V)
	1,57
	1,43
	1,43
	1,35
	1,35
	1,27
	1,27
	1,19
	1,19
	1,11
	1,11
	1,07
	1,07
	1,02
	1,02
	0,97
	0,97
	0,91
	0,91
	0,82
	0,82
	0,77
	0,77
	0,74
	0,74
	0,73
	0,73
	0,69
	0,69
	0,64
	0,64
	0,59
	0,59
	0,56
	0,56
	0,53
	0,53
	0,49
	0,49
	0,46
Conclusão
Referências Bibliográficas
[1] D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fundamentos de Física 2, LTC, Rio de Janeiro (2005). 
[2] TIPLER, Paul Allan. Física: Mecânica, Oscilações e Ondas Termodinâmicas. 5ª edição. Rio de Janeiro: LTC. 2006. 482 a 508 pág.