Apoio à Atividade Laboratorial - 2.2 Velocidade de Propagação Do Som

7/25/2019 Apoio Atividade Laboratorial - 2.2 Velocidade de Propagao Do Som

1/39

Atividade Laboratorial 2.2

Velocidade de propagao do som

Como determinar a velocidade de propagao do som no ar?

Objetivo geral: Determinar a velocidade de propagao de um sinal sonoro.

Sugestes

!etas Curriculares


2/39

impulsivo forte perto do microfone (#ue deve ter um ampli$cador

indireta.

incorporado ou estar ligado a um ampli$cador e o%servar o sinal originado.

2.

&omparar o valor

'e necessrio) para o%servar o aparecimento do sinal) controlar o nvel de

o%tido para a


3/39

o%servar a locali"ao do novo sinal Registar o seu espaamento temporal

e calcular o erro

origem (tempo #ue o impulso demorou a percorrer a mangueira) repetir e

percentual.

encontrar o valor mais provvel. sando este tempo e o comprimento da


4/39

/rupos diferentes podem usar mangueiras de diferentes comprimentos e

compararem resultados.

*m alternativa pode ser usado um computador com softwarede edio de


5/39

tecnologia e o m4todo utili"ados permitam erros inferiores a 56) e ainda #ue os

alunos compreendam %em os princpios #ue o fundamentam.

*scolas #ue possuam e#uipamentos de ultrassons podem tam%4m aproveit3

los para a e-ecuo desta atividade) no fundo so ondas mec7nicas da mesma

nature"a) e ser mais um motivo para outras e-plora8es e enri#uecimento

conceptual.

Relativamente a procedimentos) a#uele #ue se revela conceptualmente mais

simples 4 o #ue remete para a de$nio de velocidade (velocidade m4dia) e

#ue resulta da medida da dist7ncia e do intervalo de tempo #ue um pulso

sonoro demora a percorrer essa dist7ncia. 9gualmente correto) mas

conceptualmente mais e-igente) 4 o de medir diferenas de fase e dist7ncias

ou perodos e comprimentos de onda. Outros envolvem ainda um assuntoa%ordado com maior detal:e mais adiante no !rograma) a re;e-o do som) ou

ainda as ondas estacionrias. *ste de e-ig0ncia conceptual ainda maior est

fora do conte-to do 22.oano.

< determinao da velocidade do som a partir das medidas do comprimento de

d d d d i t l t d ti l


6/39

sando o procedimento 9 do manual 22?) com um osciloscpio analgico 4

conveniente #ue se,a repetido o som impulsivo em intervalos de temporegulares. Dever ainda ser o%servado o ecr antes e depois de se ter o

microfone nas e-tremidades da mangueira) para assim se tornar evidente a

origem do segundo sinal. &om um osciloscpio digital o sinal $car registado no

ecr e podem mais facilmente fa"er3se as leituras do tempo.

*m%ora por ve"es se apresente uma relao linear entre a velocidade do som e

a temperatura) em graus &elsius) mostra a teoria das ondas mec7nicas

longitudinais #ue a sua velocidade de propagao depende da rai" #uadrada da

temperatura a%soluta. < relao linear citada 4 um modelo com alguma

validade para um intervalo de temperaturas no muito largo.

O modelo terico para o som considera3o como o resultado de compress8es e

descompress8es do meio em processos adia%ticos. *sse modelo mostra #ue a

velocidade depende do mdulo de elasticidade volum4trico) B) e da massa

vol@mica fora da "ona em #ue : pertur%ao) A) pela


7/39

Nas condi8es de temperatura e presso normalmente utili"adas a maior partedos gasescomporta3se como tal como gs ideal.

!ara o ar am%iente =1,40 ) e em condi8es !CN tem3se M=28,96 gmol1

.


8/39

+- #dit$vel e %otocopi$vel & 'e(to ) *ovo 11F


9/39

uestes /r01Laboratoriais respostas3

a3 'endo originados no mesmo instante) o claro e o %arul:o) e como tanto a

velocidade da lu"como a do som so $nitas) decorrem dois intervalos de

tempo desde #ue so produ"idos at4 serem detetados pelo o%servador a

grande dist7ncia.


10/39

% 3,0108

m s1

1

343,4 m s1=

8,736105

< velocidade da lu" 4 Mac: 8,7105

.


11/39

#dit$vel e %otocopi$vel & 'e(to ) *ovo 11F

+4


12/39

'5A6AL7OLA6O5A'O58AL

/rocedimento8

!rodu"indo um sinal impulsivo) utili"ando uma tampa metlica de uma garrafade sumo) o%tiveram3se no ecr do osciloscpio digital os seguintes sinaisB

Mangueira com =)A mJ

Mangueira com 2A)A mJ

Kase de tempo 1)=A ms > div

Kase de tempo =)AA ms > div

9ntervalo de tempo #ue demora a aparecer

9ntervalo de tempo #ue demora a aparecer

d i l


13/39

&omo o osciloscpio est sincroni"ado pelo sinal do gerador de sinais (e com o

sinal #ue c:ega ao altifalante) o sinal #ue c:ega do microfone $ca desfasado

com ele) sendo o intervalo de tempo do desfasamento igual ao tempo #ue osom demora a percorrer a dist7ncia entre o altifalante e o microfone.

'o o%servados sinais como os indicados a seguir.


14/39

52)F

FA)=

F)A

9.Cemperatura am%iente registadaB 2E)5 I&.

++



15/39

uestes /s1Laboratoriais respostas3

/rocedimento 8

". !ara a mangueira de = m

!ara a mangueira de2A m

v= 5m

14,5103

s=

345m /s

v= 10m

29103

s=

345m /s


16/39

t/ ms

d/ cm


17/39

A)1=A

21)A


18/39

A)G=A

52)F


19/39

2)F=

F)A


20/39

O declive da reta encontrada 4 igual velocidade do som 5F5 m>s.

O valor terico para a velocidade do som a 2E)5 I& 4 5F1 m>s.

No procedimento 9

Mdulo do erro percentual=|345342|

342100= 0,88

No procedimento 99

Mdulo do erro percentual=|343342|

342100= 0,29


21/39


+;


22/39

uestes Complementares

&om o o%,etivo de determinar e-perimentalmente a velocidade de propagao do som

no ar) um grupo de alunos fe" uma montagem semel:ante representada na $gura

seguinte. tili"aram um osciloscpio) um gerador de sinais) um microfone) um

altifalante com suporte e ca%os de ligao.


23/39

Os sinais produ"idos durante a e-peri0ncia foram todos sinusoidais.

a39ndi#ue a ra"o pela #ual os alunos ligaram o altifalante ao gerador de sinais

e a ra"o pela #ual ligaram o microfone ao osciloscpio.

b3No ecr do osciloscpio surgem dois sinais) 2 e 1) correspondendo

respetivamente aos canais 2 e 1. Os comutadores das escalas verticais foramregulados para a mesma escala.

Nas condi8es da $gura) e com regulao do osciloscpio indicada) uma

imagem do ecr do osciloscpio possvel de o%ter durante a e-peri0ncia 4

A3 63


24/39

;< #dit$vel e %otocopi$vel & 'e(to ) *ovo 11F


25/39

C3 =3


26/39

< %ase de tempo tin:a sido regulada para A)1 ms>div e o comutador da escala

vertical para 2A m+>div.

i3


27/39

sinal sonoro) de fre#u0ncia =21

") demorava a percorrer

essa

5A)A

A)E=

dist7ncia. Os valores o%tidos esto registados na ta%ela direita.


28/39

=A)A

2)F=

do som no ar) a partir do declive da reta #ue mel:or se a,usta


29/39


30/39

5espostas >s uestes Complementares

a3 O altifalante converte um sinal el4trico num sinal sonoro e) por isso) tem de

ser ligado a umaparel:o #ue produ"a um sinal el4trico) ora 4 essa a funo do

gerador de sinais.

O microfone converte um sinal sonoro num sinal el4trico e) por sua ve") o

osciloscpio permite visuali"ar sinais el4tricos em funo do tempo.


31/39

ii < fre#u0ncia 4 o inverso do perodoBf=1

T= 1

1,08103s=

926Hz .

O erro 4 o desvio do valor e-perimental em relao ao valor e-atoB

(926920)Hz=6Hz

iii 'endo o sinal sinusoidal) a tenso) U,varia com o tempo) tde acordo

com uma e-presso do tipo U=Umsin(!t) em #ue Um 4 o valor

m-imo da tenso e ! 4 a fre#u0ncia angular.

< tenso m-ima corresponde a 5)5 divis8es no ei-o das ordenadasB

Um=3,310m"/=33m"=3,3102

+.

2 2 9261

1,85 103


32/39

;2 #dit$vel e %otocopi$vel & 'e(to ) *ovo 11F


33/39

d3 i3 < e#uao da reta de a,uste do gr$co do aumentoda dist7ncia)

'd,

entre o microfone e oaltifalante) em metros) em funo do tempo) ' t $ #ue o

sinalsonoro

demora a percorrer

esse acr4scimo de dist7ncia) em segundos) 4 d=332t+0,011(()) .


34/39

ii3 < dist7ncia mnima para um novo alin:amento corresponde

periodicidade da onda no espao) isto 4) ao comprimento de onda

*=vT= 332m s1

1,08103

s 0,359m .

e O erro relativo) e-presso em percentagem) 4|332343|ms1

343m s1

100=

3,2 ) por defeito) dado #ue o valor e-perimental 4 inferior ao

ta%elado.


35/39


;9

/ l: d < li d


36/39

/rel:a de


37/39

A/

2a.

2%.

1.

5a.

5%.

2.

1.

5.

2.

1


38/39

1.

*ome


39/39

#dit$vel e %otocopi$vel & 'e(to ) NOVO11F

A/ 1

Apoio à Atividade Laboratorial - 2.2 Velocidade de Propagação Do Som

Documents

Transcript of Apoio à Atividade Laboratorial - 2.2 Velocidade de Propagação Do Som