Velocidade do som pelo tubo de ressonância (L₂−L₁, diapasão, temperatura)
Informe a frequência do diapasão, as posições L₁ e L₂, o diâmetro e a temperatura para ver o comprimento de onda, a velocidade, a incerteza e a diferença para a teoria.
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Velocidade pela diferença L₂ − L₁
λ = 2 × (L₂ − L₁); v = λ × f; com correção de extremidade: v = 4 × f × (L₁ + 0,3 × d); incerteza ≈ 4 × f × ΔL; v teórica = 331,3 × √(1 + T ÷ 273,15)
Com diapasão de 440 Hz e ressonâncias em 18,6 e 57 cm, o comprimento de onda é de 0,768 m e a velocidade do som é de 337,9 m/s (± 8,8 m/s com leitura de ±0,5 cm). Com a correção de extremidade de um tubo de 3 cm de diâmetro, a velocidade sai 343,2 m/s. A 20 °C, a teoria dá 343,2 m/s: diferença de −5,3 m/s (−1,5%).
Dia frio
A 5 °C, a velocidade teórica do ar é 334,3 m/s, e a diferença para o valor medido é de 3,6 m/s (1,1%).
Montagem do experimento
- A primeira ressonância ocorre quando o comprimento do ar no tubo é cerca de λ/4 mais a correção de extremidade (0,3 vezes o diâmetro); a diferença L₂ − L₁ elimina essa correção.
- A velocidade teórica do ar seco usa a temperatura do ambiente; a umidade altera um pouco o valor.
- A incerteza é a simples (soma das leituras): com mais ressonâncias, uma regressão do comprimento contra o número da ressonância dá um resultado melhor.
Perguntas frequentes
Como medir a velocidade do som com tubo de ressonância?
Encontre duas ressonâncias consecutivas com um diapasão: L₂ − L₁ é meio comprimento de onda e a velocidade é v = λ × f.
Como é o cálculo com diapasão e tubo?
Duplique a diferença L₂ − L₁ para achar o comprimento de onda e multiplique pela frequência do diapasão; compare com a velocidade teórica na temperatura do ambiente.
Por que usar L₂ menos L₁ na velocidade do som?
Porque a diferença entre ressonâncias vale meio comprimento de onda e elimina a correção de extremidade do tubo, que afeta cada medida isolada.