Baixe Prática 7 - Velocidade do Som - Relatório de Física Experimental - UFC e outras Exercícios em PDF para Física Experimental, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Prática 07: Velocidade do Som ALUNO: Alan de Abreu Estevão MATRÍCULA: 385179 TURMA: 38 DISCIPLINA: Física Experimental para Engenharia PROFESSOR: Arilo Pinheiro DATA: 29/08/2016 HORÁRIO: 14:00 – 16:00 Fortaleza, Ceará 2016 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 3 2. OBJETIVOS ............................................................................................................ 4 3. MATERIAL ............................................................................................................. 4 4. PROCEDIMENTO ................................................................................................. 5 5. QUESTIONÁRIO ................................................................................................... 6 6. CONCLUSÃO ......................................................................................................... 9 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................ 9 5 4. PROCEDIMENTO Primeiramente, nos foi dada uma breve explicação teórica a respeito das características das ondas sonoras, bem como sobre os principais fenômenos ondulatórios por elas desempenhados, destacando-se entre estes, a ressonância. Ainda fomos instruídos a respeito da correta utilização dos instrumentos necessários. Após isso, já estando montado sobre a bancada, o cano de PVC com êmbolo, recebemos os materiais para a realização da prática tais como: diapasão e martelo de borracha, para a executarmos as vibrações; termômetro, para aferirmos a temperatura ambiente; paquímetro e trena, utilizados respectivamente para medir a espessura e o comprimento do cano de PVC. Em seguida, conferimos e anotamos a frequência do diapasão, aferida em 440 Hz. Com esse valor definido, iniciamos a prática experimental, que consistiu em golpear o diapasão com o martelo de borracha próximo a boca do cano, movimentando o êmbolo contido nele, e assim verificar a intensidade do som produzido. Ao atingir um máximo, medimos o comprimento da boca do cano até a posição do êmbolo. Esse procedimento foi realizado até que o êmbolo chegasse ao final do cano, e repetimos essa mesma tarefa três vezes. Os resultados obtidos estão na Tabela 1. Estudante 1 Estudante 2 Estudante 3 Média (cm) h1 (cm) 17,5 18,2 17,6 17,7 h2 (cm) 57,6 57,3 57,0 57,3 h3 (cm) 98,1 97,0 96,7 97,3 Tabela 1 – Resultados experimentais das medições do comprimento do cano até o êmbolo. Ao final da prática medimos a temperatura ambiente do laboratório, bem como o diâmetro interno e o comprimento máximo do cano, os resultados são mostrados na Tabela 2. Temperatura ambiente – tA (˚C) 23,30 Comprimento máximo do cano de PVC – hmáx (cm) 110,9 Diâmetro interno do cano de PVC – dint (cm) 4,720 Tabela 2 – Resultados das medições de temperatura e do diâmetro e comprimento do cano. 6 5. QUESTIONÁRIO 1 – Determine a velocidade do som: V (m/s) a) A partir de h1 (médio) sem considerar a “correção de extremidade” 311,5 b) A partir de h1 (médio) considerando a “correção de extremidade” 336,4 c) A partir dos valores médios de h1 e h2 348,5 d) A partir dos valores médios de h2 e h3 352,0 Respostas: a) ℎ1 = 17,70 𝑐𝑚 𝑓 = 440,0 𝐻𝑧 ℎ1 = 𝜆 4 ⇒ 17,70 = 𝜆 4 ⇒ 𝜆 = 70,80 𝑐𝑚 = 70,80 × 10−2 𝑚 𝑉 = 𝜆𝑓 ⇒ 𝑉 = 70,80 × 10−2 × 440,0 = 𝑉 = 𝟑𝟏𝟏, 𝟓 𝒎/𝒔 b) ℎ1 = 17,70 𝑐𝑚 𝑓 = 440,0 𝐻𝑧 𝐷 = 4,720 𝑐𝑚 ⇒ 𝑟 = 2,360 𝑐𝑚 ℎ1 + 0,6𝑟 = 𝜆 4 ⇒ 17,70 + 0,6 × 2,360 = 𝜆 4 ⇒ 𝜆 = 76,46 𝑐𝑚 = 70,46 × 10−2 𝑚 𝑉 = 𝜆𝑓 ⇒ 𝑉 = 76,46 × 10−2 × 440,0 = 𝑉 = 𝟑𝟑𝟔, 𝟒 𝒎/𝒔 c) ℎ1 = 17,70 𝑐𝑚 ℎ2 = 57,30 𝑐𝑚 𝑓 = 440,0 𝐻𝑧 ℎ1 = 17,70 𝑐𝑚 = 0,177 𝑚 ℎ2 = 57,30 𝑐𝑚 = 0,573 𝑚 𝑉 = 2(ℎ2 − ℎ1)𝑓 ⇒ 𝑉 = 2 × (0,573 − 0,177) × 440,0 = 𝑉 = 𝟑𝟒𝟖, 𝟓 𝒎/𝒔 d) ℎ2 = 57,30 𝑐𝑚 ℎ3 = 97,30 𝑐𝑚 𝑓 = 440,0 𝐻𝑧 ℎ2 = 57,30 𝑐𝑚 = 0,573 𝑚 ℎ3 = 97,30 𝑐𝑚 = 0,973 𝑚 𝑉 = 2(ℎ2 − ℎ1)𝑓 ⇒ 𝑉 = 2 × (0,973 − 0,573) × 440,0 = 𝑉 = 𝟑𝟓𝟐, 𝟎 𝒎/𝒔 7 2 – Determine a velocidade do som pela média dos três últimos valores da questão 1. Resposta: 𝑉𝐸 = 336,4 + 348,5 + 352,0 3 = 𝟑𝟒𝟓, 𝟔 𝒎/𝒔 3 – Calcule a velocidade teórica do som no ar, utilizando a equação termodinâmica: 𝑉 = 331 + 2 3 𝑇 em m/s, onde T é a temperatura ambiente, em graus Celsius. (A velocidade do som no ar a 0 ˚C é 331 m/s. Para cada grau centígrado acima de 0 ˚C, a velocidade do som aumenta 2/3 m/s). Resposta: 𝑇 = 23,30 ˚C 𝑉𝑇 = 331 + 2 3 𝑇 ⇒ 𝑉𝑇 = 331 + 2 3 × 23,30 = 𝟑𝟒𝟔, 𝟓 𝒎/𝒔 4 – Calcule o erro percentual entre o valor da velocidade de propagação do som no ar obtido experimentalmente (questão 2) e o calculado teoricamente (questão 3). Resposta: 𝑉𝑇 = 346,5 𝑚/𝑠 𝑉𝐸 = 345,6 𝑚/𝑠 𝐸% = |𝑉𝑇 − 𝑉𝐸| 𝑉𝑇 × 100 ⇒ 𝐸% = 346,5 − 345,6 346,5 × 100 = 𝟎, 𝟐𝟓𝟗𝟕% 5 – Quais as causas prováveis dos erros cometidos? Resposta: Os erros cometidos podem ter surgidos em decorrência de falhas na aferição de certas medidas e também da dificuldade de identificar a variação de intensidade do som produzido, para assim encontrar os máximos, devido ao barulho dos equipamentos das demais equipes. 6 – Será possível obterem-se novos máximos de intensidade sonora, além dos três observados, para outros comprimentos da coluna de ar dentro do cano? Raciocine ou experimente. Justifique.