ondas

VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM
EM BARRAS METÁLICAS1
Figura 1. Um pulso elastico que se desloca no interior da barra sofre reflexões sucessivas nas suas extremidades, perturbando o ar em sua volta. Uma sucessão de pulso no ar (onda sonora) chega ao ouvido, com freqüência fb.

Objetivos
A partir de medidas experimentais, calcular a velocidade de propagação de ondas elásticas longitudinais em barras metálicas. A determinação de freqüências sonoras será feita com auxílio de um monocórdio (ou sonômetro).
Introdução teórica
Som é a vibração num meio elástico a freqüências e intensidades que podem ser percebidas pelo ouvido humano. Num fluido elástico (no ar, p. ex.), o som se propaga como uma onda sonora longitudinal, na qual uma região de alta pressão se desloca ao longo do fluido à velocidade do som neste meio. Em sólidos, o som se propaga através de ondas longitudinais e transversais. Aqui vamos considerar apenas a propagação de ondas longitudinais no interior de um sólido.
A velocidade de propagação de uma onda elástica, ou de um pulso, num sólido é dado pela equação: v= E

ρ

(1)

onde E é o módulo de Young e ρ é a densidade (massa específica) do sólido.
Seja uma barra metálica com comprimento Lb. Um pulso elástico que se propaga ao longo da barra sofre sucessivas reflexões nas suas extremidades. Em cada uma destas reflexões ocorrem perturbações do ar, ou seja, cada extremidade da barra atua como se fosse uma fonte de pulsos mecânicos que são transferidos para o ar. Estes pulsos seqüenciais no ar chegam aos nossos ouvidos na forma de um som com uma freqüência fb que depende da velocidade de propagação do pulso no interior da barra e do comprimento da mesma. Esta situação está mostrada esquematicamente na Figura 1. A distância entre duas perturbações sucessivas no ar corresponde a um comprimento de onda λ.

O intervalo de tempo para produzir um comprimento de onda inteiro no ar é o tempo que o pulso leva para percorrer o