7º EXPERIMENTO INTERFERENCIA DE ONDAS E MODOS NORMAIS - DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO SOM NO AR (1)

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7° EXPERIMENTO: INTERFERÊNCIA DE ONDAS E MODOS NORMAIS - DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DO SOM NO AR
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE ONDAS E TERMODINÂMICA
ALEXANDRE PERES WANDERLEY JUNIOR - 2013020363
ANDERSON NUNES SILVA - 2013020377
DENNYS LACERDA DE ARAÚJO MARTINS – 2013020352
HALLYSON GALDINO MARQUES - 2013020341
TULIO SALES DE OLIVEIRA – 2013020338
WEBERT ARAUJO OLIVEIRA - 2013020339
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
O experimento realizado trata do comportamento da propagação de ondas e modos normais, analisadas por um tubo vertical cheio de ar, aberto na extremidade superior e fechada na inferior, a qual era colocado água no tubo com variação de alturas L, representando assim os harmônicos. A partir dos dados coletados no decorrer da prática, vamos analisar os resultados e comentá-los, buscando objetivar as relações existentes entre a frequência e o comprimento de onda em uma da onda sonora, utilizando a condição de uma onda estacionária ressonante e determinando a velocidade. 
INTRODUÇÃO
As ondas sonoras são ondas muito particulares, uma vez que se trata de ondas longitudinais. Estas ondas, sendo mecânicas, precisam de um meio para se propagar, e fazem-no através de pequenas oscilações das partículas que o constituem. Seja o meio o ar, um líquido ou um sólido.
Quando um objeto vibra com uma frequência típica do intervalo de frequências audíveis (como, por exemplo, a membrana de um tambor, ao ser percutida), ele efetua um movimento vibratório e, ao fazê-lo, obriga as partículas do ar que o rodeia a um movimento de oscilação idêntico ao seu. Essas partículas, por sua vez, comunicam esse movimento às seguintes e assim sucessivamente. As moléculas do meio não se propagam; o que se propaga é a vibração provocada nessas moléculas. Deste modo são alteradas as posições médias das moléculas e o valor local da densidade de massa do meio. Passada a perturbação, as moléculas voltam a ocupar as mesmas posições médias anteriores e a densidade de massa volta também ao valor característico do meio. Trata-se de uma onda longitudinal, uma vez que as partículas do meio ficam sujeitas a deslocações na mesma direção em que a onda se propaga.
ABORDAGEM TEÓRICA
A velocidade de propagação de uma onda sonora pode ser obtida pela equação v= λ .f onde λ é o comprimento de onda do som e f é a frequência 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
A Figura 1(abaixo) 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 frequência 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.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Material utilizado
Uma proveta;
Diapasão e martelinho de borracha;
Caixa ressonante;
Régua ou trena;
Seringa;
Béquer com água;
Foi montado um sistema conforme a figura 2 (abaixo). 
(figura 2)
Observou-se na caixa de ressonante a frequência do diapasão, fdiapasão= 400 hz. Determinou-se teoricamente os valores dos primeiros 3 harmônicos, ou seja, os valores L1, L2 e L3.
L1= 0.185m
L2=0.585m
L3=0.750m
Depois com um martelinho o diapasão era golpeado, depois levado imediatamente para perto da entrada da proveta, depois era escutado a intensidade do som, verificando o som na proveta com as alturas L1, L2 e L3, variando a quantidade de água com uma seringa.
	Harmônico (n=1)
	Altura da coluna de ar Ln=1 (m)
	0,185m
	Comprimento de onda n=1 (m)
	0,74m
	Velocidade do som Var (m/s)
	325,6m/s
	TABELA 01
ANÁLISE DOS RESULTADOS
Usando a mesma proveta, quantos e quais harmônicos poderão ser formados para uma fonte sonora com freqüência de 1200Hz. Explique.
Há uma freqüência de 1200Hz, fn=n.f1 <=> 1200 = n. 440 <=> n= 2,72 harmônicos.
Examinar a caixa ressonante que acompanha o diapasão. Há alguma relação entre os comprimentos da caixa e os valores de Ln=1, obtidos nas questões anteriores? 
Não. Pois, no experimento a caixa ressonante não influenciou nos resultados obtidos anteriormente. Não utilização da mesma.
Como localizar experimental um nó e um anti-nodo (ventre) de uma onda sonora dentro da proveta?
Um nó, localiza-se na extremidade fechada, e o anti-nodo na extremidade aberta.
Com o que foi prendido nesse experimento, explique como podemos calcular aproximadamente a distancia de queda de um raio em relação à você.
Sabendo o tempo entre a luz e o som, juntamente com a velocidade do som, é possível calcular aproximadamente a distancia de queda de um raio até você.
CONCLUSÃO
	
	Mediante os resultados obtidos no experimento realizado no laboratório, foi observado as relações existentes entre freqüência e comprimento de uma onda sonora, diante as condições de uma onda estacionária ressonante, sendo determinado a velocidade do som no ar. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 [1] - Resnick, Halliday, Krane, Física 2, 5ª Edição, LTC, 2007.
 [2] - Sears & Zemanski, Young & Freedman, Física II, Ondas e Termodinâmica, 12ª Edição, Person, 2008.