Ficha do professor Domí nio - Ondas e eletromagnetismo

AL 2.2. VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM

Autora: Fernanda Neri TI-Nspire

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Palavras-chave:

Velocidade do som; onda mecânica; onda longitudinal

Ficheiros associados:

Velocidade do som_atividade_aluno; velocidade do som _atividade_professor; Velocidade do som. tns

1. Objetivo Geral

Determinar a velocidade de propagação de um sinal sonoro.

2. Metas Especí ficas

1. Medir a velocidade do som no ar (medição indireta).

2. Comparar o valor obtido para a velocidade do som com o tabelado, avaliar a exactidão do resultado e calcular o erro

percentual.

3. Comenta rios

Esta atividade deve ser realizada num ambiente calmo e silencioso.

Como a atividade é rápida podem fazer mais do que um ensaio.

A velocidade de propagação no ar calcula-se através do quociente entre o dobro do comprimento do tubo e o intervalo de tempo referente ao percurso do som no tubo (sinal e reflexão). Aplica-se a definição de velocidade média.

O documento “velocidade som.tns” é um documento que permite ao docente avaliar rapidamente o que o aluno sabe da atividade experimental, podendo analisar os dados resultantes de uma experiência já efetuada.

4. Material

Unidade portátil TI-Nspire-CX ou PC com software TI-Nspire-CX

Lab Cradle

Sensor de som

Sensor de temperatura

Tubo de cartão com cerca de 1,20m

Suportes

Superfície refletora (ex. régua)

Fita métrica

Tampa metálica.

Figura 1—Montagem experimental

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5. Procedimento

1. Meça o comprimento do tubo e registe o valor

2. Fixe o tubo na vertical

3. Coloque o sensor de som na extremidade do tubo fixo a um suporte

4. Coloque a superfície refletora na parte superior do tubo como mostra a figura 1

5. Ligue o Lab Cradle à unidade portátil.

6. Abra um novo documento com a aplicação Vernier DataQuest.

7. Registe a temperatura ambiente ligando o sensor de temperatura ao Lab Cradle

8. Ligue o sensor de som ao Lab Cradle, o sensor é automaticamente identificado,

com o sinal centrado em cerca de 2,5 volts.

9. Configure o sensor para centrar o sinal a 0 volts. Posicione o cursor sobre o cam-

po onde indica o sensor “Pressão do som”, uma vez aberto este campo, pressio-

ne sobre zero.

10. Sobre o campo Taxa mude o nº de amostras por segundo para 5000

11. Agora terá de Configurar o modo de recolha. Para isso faça: b 1: Experi-

ência B: Configuração Avançada 1: Acionamento 1: Configurar.

12. De seguida, selecione sucessivamente: CH1: Microfone A aumentar até ao

limiar Inserir 0.1 Inserir 5 e OK.

13. Pressione a tecla verde e dê um estalido junto do sensor.

14. Repita o procedimento sem apagar os dados anteriores

6. Resultados

Analise o gráfico Desloque o cursor de modo a encontrar o instante corresponden-

te ao pico máximo (emissão do sinal) e o instante correspondente ao ponto de am-

plitude máxima da primeira reflexão.

Calcule o intervalo de tempo

De modo a minimizar o erro repita procedimento para mais pontos consecutivos.

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7. Ca lculos

1. Determine o tempo que o som demora a percorrer o tubo.

2. Calcule a velocidade do som.

3. Calcule o erro percentual em relação ao valor tabelado para a velocidade do som, à temperatura da experiência.

8. Concluso es

A velocidade do som varia conforme as características elásticas do meio material onde se propaga, sendo afetado tam-

bém pelas condições ambientais como pressão e temperatura, influenciando assim a exatidão dos resultados.

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AL 2.2. VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM

Autora: Fernanda Neri TI-Nspire

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Objetivo Geral

Determinar a velocidade de propagação de um sinal sonoro.

1. Metas Especí ficas

1. Medir a velocidade do som no ar (medição indireta).

2. Comparar o valor obtido para a velocidade do som com o tabelado, avaliar a exacidão do resultado e calcular o erro

percentual.

3. Preve

Ao bater num tambor sentimos rapidamente o som a chegar aos nossos ouvidos, será que isso resulta do movimento das

várias moléculas que constituem o ar desde o tambor até aos nossos ouvidos?

2. Introduça o Teo rica

O som resulta da vibração de um corpo que sucessivamente comunica essa vibração às partículas vizinhas.

O som é uma onda mecânica necessitando por isso de um meio material para se propagar. Quando se faz vibrar um diapa-

são, essa vibração é comunicada ao meio. As diferentes camadas de ar vibram na direção em que o som se propaga, dize-

mos então que a propagação do som no ar é uma onda longitudinal. Na propagação deste sinal sonoro são criadas zonas de

compressões e zonas de rarefação originando uma onda de pressão.

A velocidade de propagação do som depende das características do meio material e da temperatura em que ocorre a pro-

pagação. No ar, em condições normais de pressão e à temperatura de 20°C, o som propaga-se com uma velocidade de

aproximadamente 343 m/s.

Quando as ondas sonoras se propagam num meio material estas podem ser refletidas, absorvidas, refratadas e difratadas.

Como o som se propaga com velocidade constante num determinado meio podemos calcular o valor dessa velocidade co-

nhecendo a distância percorrida pelo som e o tempo que demora a percorrer essa distância.

t

dv

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4. Material

Unidade portátil TI-Nspire

Lab Cradle

Sensor de som

Sensor de temperatura

Tubo de cartão com cerca de 1,20 m

Suportes

Superfície reflectora (ex. régua)

Fita métrica

Tampa metálica.

Figura 1—Montagem experimental

5.Procedimento

1. Mede o comprimento do tubo e regista no caderno

2. Fixa o tubo na vertical

3. Coloca o sensor de som na extremidade do tubo fixo a um suporte

4. Coloca a superfície refletora na parte superior do tubo como mostra a figura 1

5. Liga o Lab Cradle à unidade portátil.

6. Abre um novo documento com a aplicação Vernier DataQuest.

7. Regista a temperatura ambiente ligando o sensor de temperatura ao Lab Cradle

8. Liga o sensor de som ao Lab Cradle. O sensor é automaticamente identificado,

com o sinal centrado em cerca de 2,5 volts.

9. Configura o sensor para centrar o sinal a 0 volts. Posiciona o cursor sobre o cam-

po “Pressão do som”. Uma vez aberto este campo, pressiona sobre zero.

10. Sobre o campo Taxa muda o nº de amostras por segundo para 5000

11. Agora terás de Configurar o modo de recolha. Para isso faz:b 1: Experiên-

cia B: Configuração Avançada 1: Acionamento 1: Configurar.

12. De seguida, seleciona sucessivamente: CH1: Microfone A aumentar até ao

limiar Inserir 0.1 Inserir 5 e OK.

13. Pressiona a tecla verde e dá o estalido com a tampa junto do sensor.

14. Repete o procedimento sem apagar os dados anteriores.

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8.Reflete

1. Avalia a exactidão dos teus resultados e dá uma explicação para o eventual desvio ocorrido.

2. Apesar do som se propagar mais depressa na água do que no ar, quando uma pessoa acidentalmente cai de um barco à água, a pessoa que está debaixo de água não consegue ouvir os gritos de socorro das pessoas que estão no barco. Qual será a razão deste facto?

3. A pesca industrial moderna utiliza sonares para a localização de cardumes, explica como funcionam os sonares.

7. Ca lculos

1.Determina a velocidade do som.

2.Calcula o erro percentual.

6. Resultados

Analisa o gráfico obtido e desloca o cursor de modo a encontrar o instante correspondente ao pico máximo (emissão do

sinal) e o instante correspondente ao ponto de amplitude máxima da primeira reflexão.

Calcula o intervalo de tempo entre outras reflexões sucessivas.