Difference between revisions of "Determinação da Velocidade do Som"

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Esta montagem é também usada para a experiência de estacionárias, tendo por isso dois modos de funcionamento: no modo "Velocidade do som" (que é o usado nesta experiência) é adquirida a amplitude da onda ao longo do tempo.
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Esta montagem é também usada para a experiência sobre [[Estudo de Estacionárias |ondas estacionárias]], tendo por isso dois modos de funcionamento: no modo "Velocidade do som" (que é o usado nesta experiência) é adquirida a amplitude da onda ao longo do tempo.
  
 
Para determinar a \( v_{som} \), deve escolher-se um estímulo do tipo "pulso" e medir o intervalo de tempo que a onda demora entre o microfone 1 (referência) e um dos outros (microfone 2, 3 ou 4). A velocidade do som pode ser calculada com as distâncias presentes na tabela 1 e a fórmula:
 
Para determinar a \( v_{som} \), deve escolher-se um estímulo do tipo "pulso" e medir o intervalo de tempo que a onda demora entre o microfone 1 (referência) e um dos outros (microfone 2, 3 ou 4). A velocidade do som pode ser calculada com as distâncias presentes na tabela 1 e a fórmula:
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onde \(s\) é a distância entre os microfones seleccionados. Podem ser usadas outras formas de onda, mas isto requer uma análise cuidada da da fase entre sinais.
 
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Revision as of 17:05, 10 June 2013

Descrição da Experiência

Esta experiência permite a determinação da velocidade do som.


Ligações

  • Video: rtsp://elabmc.ist.utl.pt:554/statsound.sdp
  • Laboratório: Avançado em e-lab.ist.eu[1]
  • Sala de controlo: statsound
  • Nível: ****


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Aparato experimental

A montagem consiste num tubo (por vezes referenciado como “tubo de Kundt”) de PVC, com 1458 milímetros de comprimento, em que numa das pontas está fixo um altifalante que pode produzir uma onda sonora sinusoidal ou triangular, ou apenas um pulso sonoro. Na extremidade oposta está um êmbolo que pode ser deslocado, alterando assim o comprimento efectivo do tubo. Ao longo do tubo, estão colocados vários microfones para adquirir a intensidade do sinal sonoro.

A tabela seguinte descreve a posição dos microfones em relação à fonte (altifalante):

Referência Distância à fonte (mm)
Mic 1 (referência) 250
Mic 2 (centro do tubo) 750
Mic 3 (extremidade do tubo) 1250
Mic 4 (superfície do êmbolo) Entre 1260 e 1480
Extremidade do tubo 1450
Tabela 1 – Distância dos microfones à fonte (altifalante)


O microfone de referência (Mic 1) deve ser utilizado para verificar se o som produzido é o pretendido e se não ocorre distorção pelo altifalante. Na extremidade oposta ao altifalante, embutido no êmbolo, existe um microfone (Mic 4). O êmbolo pode-se deslocar entre 1269mm e 1475mm, criando condições para existirem ondas estacionárias. A partir dos 1455 milímetros, o êmbolo está no exterior do tubo. O som é adquirido pelos dois canais de uma placa de som, sendo o canal esquerdo (CH 1) referente sempre ao microfone de referência (Mic 1). O outro canal (CH 2) pode ser conectado a qualquer um dos restantes três microfones. Os dados da experiência são captados pela placa de som e tratados online (normalizados).


Protocolo

Esta montagem é também usada para a experiência sobre ondas estacionárias, tendo por isso dois modos de funcionamento: no modo "Velocidade do som" (que é o usado nesta experiência) é adquirida a amplitude da onda ao longo do tempo.

Para determinar a \( v_{som} \), deve escolher-se um estímulo do tipo "pulso" e medir o intervalo de tempo que a onda demora entre o microfone 1 (referência) e um dos outros (microfone 2, 3 ou 4). A velocidade do som pode ser calculada com as distâncias presentes na tabela 1 e a fórmula:

\[ v_{som} = \frac{\Delta}{\Delta t} \]

onde \(s\) é a distância entre os microfones seleccionados. Podem ser usadas outras formas de onda, mas isto requer uma análise cuidada da da fase entre sinais.

Protocolo Avançado

Usar a função de coerência entre os sinais adquiridos permite determinar a diferença de fase entre microfones com maior precisão. Usando software apropriado como Matlab ou Octave, é fácil determinar a direfença de fase (mscohere). Ruído branco ou rosa é bastante adequado para este fim pois não apresentam indeterminação de fase.


Ligações