Ondas Estacionárias e Velocidade do Som: Experimento

Ondas Estacionárias em uma Corda e Velocidade do Som

Objetivo

O objetivo deste experimento é encontrar uma relação entre a frequência de vibração e as ondas de tensão em uma corda em vibração, além de medir a velocidade do som.

Procedimentos: Parte 1

• Nas extremidades da corda, pendure pesos diferentes para variar a tensão: utilize 150 g, 200 g e 250 g.
• Quando tiver alcançado a onda estacionária (onda em pé), você deve preencher um quadro com os seguintes registros: massa, peso (tensão na corda), frequência, comprimento de onda, velocidade e a raiz quadrada da tensão.

Fórmulas utilizadas:
λ = 2L / n
f = 1 / T
v = λ · f
v = √(T / μ)

Utilizando um computador, elabore uma tabela com os valores da velocidade (v) versus a raiz quadrada da tensão. Ao aplicar um ajuste linear, o que a inclinação desta linha representa?

Dados Coletados (Parte 1)

Representando a aceleração, o gráfico apresenta uma inclinação igual a m = 23,59.

Conclusão da Parte 1

O que se pode concluir sobre a velocidade da onda no caso de uma corda? Com o aumento da tensão na corda, a velocidade também aumenta, o que pode ser visto claramente na fórmula. O valor determinado para a densidade de massa linear foi de μ = 0,0045 kg/m.

Em uma corda fixa sob frequência constante, ao aumentar a tensão, a onda produzida pela vibração apresenta um aumento notável na velocidade. O declive do gráfico representa o inverso da raiz quadrada da densidade linear de massa da corda (m = 1 / √μ), permitindo o cálculo de μ = 1 / m².

• A velocidade da onda na corda aumenta com o aumento da tensão.
• O comprimento de onda (λ) aumenta com a tensão crescente (mantendo a frequência constante), o que implica o aumento da velocidade (v = λf).

Procedimentos: Parte 2 (Velocidade do Som)

• Escolha três frequências de ondas sonoras no gerador de ondas para medir a velocidade.
• Em cada caso, procure dois pontos consecutivos de ressonância, movendo a haste do microfone dentro do tubo.
• Meça a distância entre os dois picos.
• Determine o comprimento de onda (λ) multiplicando por dois a distância obtida na seção anterior.
• Determine o valor da velocidade do som para cada frequência no gerador pela razão: v = λf.

Dados Coletados (Parte 2)

Média calculada: 357,4 m/s

Conclusão da Parte 2

A velocidade média encontrada no laboratório foi de 357,4 m/s. Este é um valor razoavelmente bom quando comparado ao valor encontrado na literatura (343 m/s). A proximidade é evidente, embora existam pequenas variações nas leituras experimentais, que podem não ser tão precisas quanto o ideal, auxiliando na compreensão do cálculo dessas variáveis.