Veja como determinar a velocidade do som usando um tubo de ressonância fechado em uma extremidade:

Entendendo a ressonância

* ressonância ocorre quando um objeto vibratório (como um garfo de ajuste) faz com que uma coluna de ar em um tubo vibre em sua frequência natural. Isso cria ondas em pé dentro do tubo.
* Tubo de extremidade fechada: Um tubo de extremidade fechada possui um nó (um ponto sem deslocamento) na extremidade fechada e um antinode (um ponto de deslocamento máximo) na extremidade aberta.

O experimento

1. Configuração:
- Use um cilindro graduado ou um tubo longo e estreito fechado em uma extremidade.
- Um garfo de ajuste de frequência conhecida (F).
- Água para ajustar o comprimento da coluna de ar no tubo.

2. Procedimento:
- Afine o garfo de ajuste e segure -o sobre a extremidade aberta do tubo.
- Ajuste lentamente o nível da água no tubo. Você ouvirá um aumento notável no volume do som quando a coluna de ar no tubo ressoa com o garfo de ajuste.
- Meça cuidadosamente o comprimento da coluna de ar (L) neste ponto de ressonância.
- Repita o processo para diferentes comprimentos da coluna de ar, registrando cada comprimento (L1, L2, etc.) na qual ocorre ressonância.

calcular a velocidade do som

* Relacionamento: A duração da coluna de ar na ressonância está relacionada ao comprimento de onda (λ) da onda sonora pela seguinte equação:

L =(n/4) * λ

onde:
- l é o comprimento da coluna de ar
- N é um número inteiro ímpar (1, 3, 5, ...) representando o número harmônico. A primeira ressonância é a frequência fundamental (n =1), a próxima é a terceira harmônica (n =3) e assim por diante.

* Encontrando o comprimento de onda:
- Se você medir vários comprimentos ressonantes (L1, L2, etc.), poderá calcular o comprimento de onda encontrando a diferença entre comprimentos ressonantes consecutivos:
λ =4 (L2 - L1)

* Velocidade do som:
- A velocidade do som (v) está relacionada à frequência (f) e ao comprimento de onda (λ) pela seguinte equação:

v =f * λ

Exemplo:

* Imagine que você encontre os seguintes comprimentos ressonantes para um garfo de ajuste com uma frequência de 440 Hz:
- L1 =17,0 cm
- L2 =51,0 cm

* Calcule o comprimento de onda:
- λ =4 (51,0 cm - 17,0 cm) =136 cm =1,36 m

* Calcule a velocidade do som:
- V =440 Hz * 1,36 m =598,4 m/s

Notas importantes:

* A velocidade do som depende da temperatura do ar. Os cálculos acima assumem a temperatura ambiente padrão.
* Este método fornece uma aproximação razoável da velocidade do som. Para medições mais precisas, considere o uso de um aparelho sofisticado do tubo de ressonância e o controle da temperatura com cuidado.