Velocidade de propagação do som

Objetivo

Determinar a velocidade de propagação de uma onda sonora no ar.

Explicação

O som é uma onda longitudinal, resultado de um sinal sonoro que se propaga no ar por sucessivas compressões e refrações do meio.

A velocidade do som, num meio homogéneo, é constante e dada por:

v=\dfrac{\Delta x}{\Delta t}

Onde $\Delta x$ corresponde ao deslocamento do sinal sonoro e $\Delta t$ o intervalo de tempo que o sinal demora a fazê-lo.

Nota: A velocidade de propagação do som aumenta linearmente com o aumento da temperatura do meio de propagação.

A velocidade de propagação do som no ar, a uma temperatura de $20\,ºC$ e à pressão atmosférica, é $343\,m/s$ .

Material necessário

Osciloscópio;
Gerador de sinais;
Microfone;
Cabos de ligação;
Régua;
Termómetro.

Procedimento

1.	Ligar o gerador de sinais ao osciloscópio e, por sua vez, ao altifalante. De seguida, ligar o microfone ao osciloscópio.
2.	Produzir um sinal sinusoidal no gerador de sinais e observar o aparecimento de $2$ sinais no osciloscópio.
3.	Encostar o microfone ao altifalante, e de seguida, afastá-lo, medindo a distância entre os dois.
4.	Produzir um sinal no gerador de sinais.
5.	Medir o intervalo de tempo do desfasamento entre as duas ondas visíveis no ecrã do osciloscópio.
6.	Voltar a afastar o microfone e a medir a distância.
7.	Repetir o procedimento mais $6$ vezes.
8.	Medir a temperatura do ar.

Tratamento de resultados

A existência de $2$ sinais no osciloscópio deve-se ao facto de o gerador de sinais produzir um sinal elétrico que é convertido, pelo altifalante, num sinal sonoro, e que por sua vez, é captado pelo microfone.

O sinal produzido pelo gerador é logo registado no osciloscópio e o sinal registado pelo microfone é registado posteriormente.

À medida a que se varia o afastamento do microfone em relação ao altifalante, variará também o desfasamento entre as ondas.

Nota: O intervalo de tempo do desfasamento corresponde ao tempo que o sinal emitido pelo altifalante demora a chegar ao microfone.

Constrói um gráfico da distância em função do tempo com os valores obtidos:

Física e Química A; Atividades laboratoriais; 11º Ano; Velocidade de propagação do som

Com base na expressão anterior, é esperado que a reta de ajuste aos pontos seja do tipo $y=mx$ com $m=v$ .

A partir do declive do gráfico, obténs o valor da velocidade de propagação do som.

Exemplo

Foi realizada a atividade laboratorial por um grupo de alunos, tendo-se obtido os seguintes dados:

Física e Química A; Atividades laboratoriais; 11º Ano; Velocidade de propagação do som

Sabendo que a temperatura do ar, no fim das medições, era $20{,}2\,ºC$ , qual a velocidade de propagação do som no ar?

Obténs o seguinte gráfico da distância em função do tempo:

Física e Química A; Atividades laboratoriais; 11º Ano; Velocidade de propagação do som

A velocidade de propagação do som no ar é:

$m=v\Leftrightarrow v=\underline{349{,}8\,m/s}$

O resultado aproxima-se bastante do valor tabelado.

Nota: Devido à ocorrência de erros experimentais, a ordenada na origem não é zero. 