Calculando a velocidade do som

Neste experimento foi calculado a velocidade de propagação do som, para isso foi utilizado 3 canos de diferentes tamanhos, e também foi utilizado o aplicativo Spectroid.

Para realizar o experimento foi necessário duas pessoas, pois enquanto primeira pessoa segurava o cano e batia com a mão em uma extremidade, a outra pessoa ficava operando o aplicativo para gravar o som e analisá-lo.

Com o aplicativo foi obtido os gráficos da amplitude em função da frequência do som de cada um dos canos, e analisando esses gráficos obtemos as frequências harmônicas dos canos, pois estas correspondem às frequências dos picos de maior amplitude no gráfico. Sendo que a menor frequência corresponderá ao primeiro harmônico, a segunda menor será o segundo harmônico, e assim por diante.

2  harmônico tubo 2

1 harmônico tubo 1

1 harmônico tubo 2

3 harmônico tubo 2

3 harmônico tubo 3

2 harmônico tubo 3

As duas primeiras imagens (ampliadas) mostram as amplitudes do primeiro e do segundo harmônico com suas frequências, enquanto isso a figura 3 mostra o gráfico completo.

Quando é criada uma onda estacionária em um tubo de comprimento L fechado em uma extremidade, o comprimento da onda estacionária seguirá a seguinte relação:

Sendo n chamado número harmônico, pois ele indica o número da frequência harmônica. Por exemplo:

Para o primeiro harmônico n=1,        λ=4L

Para o segundo harmônico n=3,        λ=4L/3

Para o terceiro harmônico n=5 ,        λ=4L/5

Utilizando a relação v=λ*f temos: v=4*L*f/n

E a partir dessa relação calculamos a velocidade do som para o 1ª,2ª e 3ª harmônicos. Utilizando as frequências obtidas nos gráficos montamos a seguinte tabela:

E utilizando a relação    v=4Lf/n

Calculamos a velocidade do som:

Fazendo a média e o desvio padrão dos resultados obtidos temos que a velocidade do som no local realizado é (329,18 ± 14,99) m/s.

Esse resultado é condizente com o esperado, pois a velocidade do som em um meio é dado por

Com B sendo o módulo de elasticidade volumétrica e p (rô) sendo a massa específica (densidade) do meio (ar), como a densidade do ar diminui com a altitude, assim temos que a velocidade do som na cidade de Manaus é menor do que ao nível do mar (340,29m/s), pois Manaus está a 92m do nível do mar.

Link para o trabalho completo

Autores: mariano, ursula e Felipe Menezes