Experiência com ondas

Introdução

Foi utilizado nessa experiência um tubo sonoro aberto em uma das extremidades e fechado na outra, com um êmbulo que permitia a variação no comprimento do tubo. Foi acoplada no tubo uma onda sonora com um gerador de áudio que permitia alteração no valor da frequência da onda. Fazendo o alto-falante vibrar em uma das extremidades do espaço fechado, que é o tubo, as reflexões das ondas sonoras produzidas sofrem superposição com as ondas que estão se deslocando em sentido contrário. Em determinadas frequências temos então a formação de ondas estacionárias. Em analogia com as ondas estacionárias produzidas em uma corda, a extremidade aberta corresponde a um ventre (antinodo), enquanto fechada corresponde a um nodo. Assim, conclui-se que a formação de um harmônico depende do comprimento do tubo. Para uma determinada frequência f foi então variado o comprimento l do tubo de maneira que em alguns comprimentos pôde ser observado o fenômeno de ressonância. Foi observado que ao encontrarmos cada distância responsável pela formação de um harmônico, o volume do som aumenta visivelmente devido ao aumento da amplitude.

Figura 1: Representação de ondas estacionárias no tubo para alguns harmônicos.

Objetivos

Através do experimento foi proposto entender melhor o comportamento de ondas sonoras quando produzidas em um tubo com uma extremidade aberta e outra fechada e verificar a formação de ondas estacionárias para esse caso. Foi proposto ainda, observar a existência da relação entre o comprimento do tubo, variável, e o fenômeno de ressonância, com a formação de harmônicos. Através dessa relação foi então proposto, por fim, encontrar a velocidade do som no ar, bem como estudar sua dependência com a frequência e o comprimento do tubo.

Fundamentos Teóricos

Pela Figura 1 podemos perceber que há uma relação entre o comprimento l do tubo e o comprimento de onda λ. Essa relação é dada por:

, para