CARACTERIZAÇÃO DE ONDAS ACÚSTICAS
USANDO O TUBO SONORO
Crisley Morais Moura¹, Cezar Soares Martins²
¹ ² Laboratório Didático de Física Aplicada, Faculdade de Tecnologia de São Paulo, CEETEPS/UNESP
¹[email protected], ²[email protected]
1. Introdução
O som é uma onda mecânica longitudinal e
tridimensional. Este trabalho apresenta o estudo de
ondas estacionárias formadas em um tubo sonoro
fechado.
Os tubos sonoros são fechados, quando
possuem uma tampa vedando sua extremidade ou
abertos, quando essa é retirada. Na extremidade
fechada há um nodo e na extremidade aberta
sempre terá um ventre; como representado na
Figura 1a.
Para obter uma onda estacionária é necessário
que a relação entre a freqüência (f), o comprimento
do tubo (L) e os harmônicos (n) seja dada por:
f = (n . v)/4L
onde n = 1,3,5...
eq. (2) encontramos a velocidade do som v =
340m/s. Este valor está de acordo com o valor
teórico (3).
(1)
2. Metodologia
Foi usado o equipamento de acústica Schüller
Mac II modelo EQ044C, o equipamento é
composto pelas seguintes partes: gerador de áudio
com controles independentes para os osciladores,
conjunto de alto-falante, tubo sonoro com escala
milimetrada, cubas coletoras para pó de cortiça,
estetoscópio e sensor acústico.
No tubo é colocado pó de cortiça e na frente da
entrada aberta, coloca-se um alto-falante, que
ligado ao gerador de áudio produz a onda sonora
desejada. Desta forma, a cortiça começa a flutuar
em determinados locais, formando montículos.
Portanto é possível determinar o comprimento de
onda e obter a velocidade do som usando a equação
abaixo.
V=f
(2)
Para observar a amplitude da onda sonora em
função do tempo, além das freqüências dominantes
através do cálculo da transformadas rápida de
Fourier (FFT) foi utilizado um sensor acoplado a
placa de som do computador.
3. Resultados obtidos
Na fig. 1b é mostrado a amplitude da onda
sonora ao longo do tubo. Observe que nos nodos a
presença de som é intensa e nos ventres o som é
ausente. A Transformada Rápida de Fourier (FFT)
da onda sonora apresenta um pico centrado em f =
850 Hz.
A imagem do tubo com o pó de cortiça é
ilustrada na fig. 1c, nos nodos o pó de cortiça fica
parado e nos ventres ele flutua, usando a escala
milimetrada foi montada a tabela 1. A distância
entre dois nodos consecutivos é λ / 2 , portanto o
comprimento de onda λ = 400 mm substituindo na
FIG. 1 (a) Representação da onda estacionária do 5°
harmônico; (b) Intensidade do som em cada ponto; (c)
Imagem do tubo com a cortiça.
Som
Nodos 100 mm
300 mm 500 mm presentes
Ventre 000 mm
210 mm 410 mm ausente
Tabela 1 – Localização dos nodos e ventres
4. Conclusão
O uso do equipamento de Acústica com tubo
sonoro, forneceu medidas da velocidade do som
muito próximo da teórica. Foi possível observar
com clareza os nodos e ventres de uma onda
estacionária formada em um tubo fechado.
5. Referências
[1] Cidepe - MLC ver.03 - Livro de atividades
experimentais, 2008 – 1ª. Edição.
[2] L. P. M. Maia – Calor e Acústica – Ed.Latino –
Americana – RJ, p. 141-182, 1ª. Edição.
[3] S. C. Saab, F. A. M. Cássaro e A. M. Brinatti
Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 22, n. 1:
p. 112-120 abr. 2005
Agradecimentos
Ao Laboratório de Física - D.E.G. da Fatec-SP,
por ter possibilitado a realização deste trabalho e
utilização dos equipamentos.
¹Estagiária do Laboratório Didático de Física
Aplicada, Faculdade de Tecnologia de São Paulo,
CEETEPS/UNESP.