Velocidade do Som

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Universidade Federal do Ceará – UFC 
Centro de Ciências 
Departamento de Física 
Disciplina de Física Experimental para Engenharia 
Semestre 2019.2 
 
 
 
 
 
 
 
PRÁTICA 08 
VELOCIDADE DO SOM 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno (A): Marisa Queiroz Mendonça 
Curso: Engenharia Ambiental 
Matricula: 473829 
Turma: 27 
Professor: Luiz Felipe 
Data de realização da prática: 06/09/2019 
Horário de realização da prática: 10:00 – 12:00 
 
20 de setembro de 2019. 
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1. Objetivos 
- Determinação da velocidade do som no ar como uma aplicação de ressonância. 
- Determinação da frequência de diapasão. 
2. Material 
- Cano de PVC com êmbolo; 
- Celular com o aplicativo “Gerador de Frequência”, que pode ser obtido no Google 
Play; 
- Diapasão de frequência desconhecida; 
- Martelo de borracha; 
- Termômetro digital; 
- Paquímetro; 
- Trena. 
 
 
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3. Introdução 
Parafraseando o site Info Escola sobre o assunto “Velocidade do Som”: Existem 
registros do ano de 1635, em que o filósofo matemático Pierre Gassendi seria o 
responsável pela medição da velocidade do som quando comparava o tempo de clarão e 
disparo de um canhão, o resultado que obteve foi de 478 m/s. Tempos depois, uma equipe 
da Academia de Ciências Parisiense obteve o valor de 344 m/s a 20 ºC, bem mais preciso 
que o de Pierre. 
Complementando, o texto de Estudo Prático diz: “Por ser uma onda mecânica 
longitudinal, o som se propaga por meio de pequenas variações do meio material, ou seja, 
microscópicas contrações e expansões dos materiais que provocam esse tipo de onda. 
Dessa forma, conclui-se que o meio em que o som se propaga afeta a sua velocidade, da 
mesma forma que a temperatura e a pressão. ” 
Um termo conhecido sobre esse conteúdo é a barreira do som. Esse fenômeno 
ocorre quando um avião atinge uma velocidade extremamente alta, rompendo o limite de 
velocidade das ondas emitidas por ele mesmo. Se a velocidade do avião for a mesma 
dessas ondas, ele comprimi-as-rá provocando uma espécie de “nuvem” na sua frente, a 
barreira de ar, conhecida como barreira do som. Numa velocidade maior ainda, essa 
barreira é superada, provocando um forte estrondo. 
Figura 1: Avião rompendo a barreira do som 
Fonte: http://www.avioesemusicas.com/voo-supersonico-e-vidracas-
quebradas.html 
http://www.avioesemusicas.com/voo-supersonico-e-vidracas-quebradas.html
http://www.avioesemusicas.com/voo-supersonico-e-vidracas-quebradas.html
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A prática ocorreu com a divisão de grupos e sobre a bancada haviam os materiais 
necessários para realizar o experimento. Primeiramente, foi preciso medir a temperatura 
da sala, depois o diâmetro do cano de PVC, o comprimento máximo que a coluna de ar 
poderia assumir dentro do cano e configurar o aplicativo do celular na frequência de 540 
Hz. Logo após, começamos a parte fiel da aula, que consistia em aproximar o celular do 
cano e regular o comprimento da coluna de ar conforme fosse possível determinar os 
pontos de ressonância. Esses pontos eram encontrados quando o a amplitude da onda 
atingia o seu máximo e lá permanecia constante, sem que houvesse absoluta oscilação. 
 
 
4. Procedimentos 
Todo objeto possui uma frequência natural de vibração, essa frequência significa 
que a vibração é efetuada com maior facilidade e quer dizer que há melhor 
aproveitamento de energia recebida. Quando isso acontece, o corpo está reconhecendo a 
vibração fornecida e ela faz uma espécie de bate e volta, esse fenômeno se chama 
ressonância. 
A frequência lançada é reconhecida pela natural e a ressonância acontece, se isso 
acontece de forma regular, a amplitude da onda pode se tornar muito grande. Graças à 
essas características, é possível calcular a velocidade do som no ar e foi esse o objetivo 
da aula prática. 
Para a execução, um cano de PVC com um êmbolo em seu interior foi manuseado. 
A frequência era emitida através do celular na boca do cano e era necessário aguçar a 
audição para perceber se houve mudança no som e se sim, se ele é realmente o ponto de 
ressonância ou se está oscilando. 
A partir da boca do cano, com o aumento do comprimento da coluna de ar 
promovido pelo movimento do êmbolo, o som atinge sua intensidade máxima numa 
distância nomeada h1. Continuando esse aumento, chegará em uma distância para a 
segunda intensidade, h2. 
Figura 2: Onda Estacionária 
Fonte: https://www.infoescola.com/fisica/onda-estacionaria/ 
https://www.infoescola.com/fisica/onda-estacionaria/
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Ondas estacionárias apresentam frequência constante e os pontos representados 
na imagem acima são ventre (V) e nó (N). Esses indicam, respectivamente, os picos de 
uma onda e o outro ponto indica onde ela permancerá fixa. 
Com essas ondas estacionárias, h1 apresenta um nó na superfície e um ventre na 
boca do cano e h2 um nó na superfície e outro na boca do cano. A distância entre os dois 
é meio comprimento de onda, logo: 
h2 – h1 = λ/2, onde λ é o comprimento da onda. 
v = 2(h2 – h1) f, onde v é velocidade da onda e f é frequência. 
Com essa última fórmula, é possível se calcular a velocidade de propagação do 
som. 
PROCEDIMENTO 1: Determinação da velocidade do som no ar. 
1.1 Ajuste a frequência do Gerador de Frequência para 540 Hz. 
1.2 Coloque o alto-falante do celular próximo da boca do cano de PVC, cerca de 
1,0 cm de distância. 
1.3 Mantendo o celular na boca do cano, movimente o êmbolo de modo a 
aumentar o comprimento da coluna de ar do cano. Fique atento a intensidade 
sonora. Quando a intensidade atingir um máximo, meça o comprimento h1. 
Repita o procedimento para h2 e h3. 
1.4 Fazendo um rodízio nas atividades de cada estudante para permitir medidas 
independentes, repita o procedimento de modo a obter mais dois conjuntos de 
dados. 
1.5 Anote na Tabela 8.4 as medidas obtidas independentemente e a média. 
Tabela 8.4. Medidas individuais e valores médios. 
 
Estudante 1 Estudante 2 Estudante 3 Média (cm) 
h1 (cm) 13,6 - - 13,6 
h2 (cm) 46,5 - - 46,5 
h3 (cm) 78,1 - - 78,1 
 
1.6 Anote a temperatura ambiente: 25,9 ºC 
1.7 Meça o comprimento máximo que a coluna de ar pode ter no cano utilizado: 
115,5 cm 
1.8 Meça, com o paquímetro, o diâmetro interno do cano: 4,66 cm ou 46,6 mm. 
 
 
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PROCEDIMENTO 2: Determinação da frequência de um diapasão. 
 
Tabela 8.5. Medidas individuais e valores médios para o diapasão 
 
Estudante 1 Estudante 2 Estudante 3 Média (cm) 
h1 (cm) 19,9 - - 19,9 
h2 (cm) 60,8 - - 60,8 
h3 (cm) 98,1 - - 98,1 
 
 
5. Questionário 
1 – Determine a velocidade do som: 
 V(m/s) 
A partir dos valores médios de h1 e h2 355,28 
A partir dos valores médios de h2 e h3 341,28 
Valor médio 348,30 
 
V = 2(h2 – h1)f V = 2(h3 – h4)f Valor médio 
V = 2(0,465-0,136) V = 2(0,781 – 0,465) (355,32 + 341,28)/2 
V = 355,32 V = 341,28 = 348,30 
2 – Calcule a velocidade teórica do som no ar, utilizando a equação da 
termodinâmica: 
V = 331 + (2/3)T em m/s 
Onde T é a temperatura ambiente em graus Celsius durante o experimento. (A 
velocidade do som no ar a 0ºC é 331 m/s. Para cada grau centígrado acima de 0ºC, 
a velocidade do som aumenta 2/3 m/s). 
V = 331 + 2/3 * 25,9 
V = 348,27 m/s 
 
3 – Calcule o erro percentual entre o valor da velocidade de propagação do som 
no ar obtido experimentalmente (questão 1) e o calculado teoricamente (questão 
2). 
348,3 --- 100% 
348,27 ---- x x ≅ 99,99% 100% - 99,99% = 0,01% 
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4 – Quais as causas prováveis dos erros cometidos na determinação experimental 
da velocidade do som nesta prática? 
Provavelmente a medição da distância do cano ou o ponto de ressonância não foi o 
correto, já que a audição não é tão precisa e exata para que houvesse confiabilidade 
total no que estava escutando. 
 
5 – Nesta prática, foram observadas experimentalmente três posições de máximosde intensidade sonora. Calcule as posições esperadas para o quarto e o quinto 
máximos de intensidade sonora. Esses máximos poderiam ser observados com o 
material utilizado nesta experiência? Justifique. 
h4 = 7 * h1 h5 = 9 * h1 
h4 = 7 * 13,6 h5 = 9 * 13,6 
h4 = 95,2 cm h5 = 122,4 cm 
O máximo de intensidade sonora de h4 seria possível, mas h5 não, pois o comprimento 
do cano era de apenas 115,5 cm. 
 
6 – Qual a frequência do diapasão fornecido? 
V = 2(0,602 – 0,199)f Valor médio: 
348,3 = 0,806 * f (432 + 459)/2 = 445,5 
F1 = 432 ≅ 446 Hz 
 
V = 2(0,981 – 0,602)f 
348,3 = 0,758f 
F2 = 459 
7 – Quais seriam os valores de h1, h2 e h3 se o diapasão tivesse a frequência de 
500 Hz? (Não considerar a correção de extremidade). 
 
 
 
V = 4 * h1 * f 
348,3 = 4 * h1 * 500 
h1 = 0,174 m 
 
h2 = 3 * h1 
h2 = 3 * 0,174 
h2 = 0,522 m 
h3 = 5 * h1 
h3 = 5 * 0,174 
h3 = 0,833 m 
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6. Conclusão 
Com o decorrer da atividade prática é possível saber como calcular a velocidade 
do som, embora durante a aula estivéssemos expostos a inúmeras interferências, como 
barulho e distrações, e ainda analisar quesitos pouco conhecidos sobre o conteúdo, como 
a diferença de temperatura e a densidade do ar influenciando no valor. 
É um contexto extremamente importante para com o ramo da engenharia, pois sua 
análise implica em estruturas de construções, um erro em seu cálculo pôde desestruturar 
a ponte Tacoma Narrows graças ao fenômeno da ressonância, pois os ventos que 
passavam a mesma alcançaram a amplitude máxima do som emitido pela ponte, fazendo 
com que desabasse após oscilar por muito tempo. 
 
7. Referências 
 Publicado por: Natália Petrin em Estudo Prático. A Velocidade do Som. 
<https://www.estudopratico.com.br/a-velocidade-do-som/> Acesso em 17/09/19. 
 Publicado por: Luiz Bruno Vianna em Info Escola. A Velocidade do Som. 
<https://www.infoescola.com/fisica/velocidade-do-som/> Acesso em 17/09/19. 
 Imagens: 
Publicado por: Lito em Aviões e Música. Voo Supersônico e Vidraças 
Quebradas. <http://www.avioesemusicas.com/voo-supersonico-e-vidracas-
quebradas.html> Acesso em 17/09/19. 
Publicado por: Thyago Ribeiro em Info Escola. Onda estacionária. 
<https://www.infoescola.com/fisica/onda-estacionaria/> Acesso em 17/09/19. 
https://www.estudopratico.com.br/a-velocidade-do-som/
https://www.infoescola.com/fisica/velocidade-do-som/
http://www.avioesemusicas.com/voo-supersonico-e-vidracas-quebradas.html
http://www.avioesemusicas.com/voo-supersonico-e-vidracas-quebradas.html
https://www.infoescola.com/fisica/onda-estacionaria/