APL 2.2-Velocidade Do Som
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ESCOLA SECUNDRIA D
ESCOLA SECUNDRIA INFANTA D. MARIA
Fsica e Qumica A 11Ano
A.L. 2.2 Velocidade do som e da luz Questo-Problema:
Dois amigos divertem-se a imaginar modos de medir o comprimento de um tnel. Um deles sugere que se emita simultaneamente um som intenso e um sinal laser numa extremidade do tnel. Segundo ele, a diferena entre os instantes de chegada dos dois sinais outra extremidade permitiria determinar o comprimento desejado.
Fundamento terico da experincia
Durante muito tempo, pensou-se que a propagao da luz era instantnea.
Isaac Newton, a partir de dados recolhidos por astrnomos, concluiu que a luz demorava entre 7 e 8 minutos a percorrer distncia entre o Sol e a Terra. Era pois necessrio, considerar que a luz se propagava com uma certa velocidade.
Foi s em 1862 que o fsico francs Lon Foucault calculou, com preciso o valor da velocidade da luz: 298 000 km s(1.
Em 1983, estabelece-se que a velocidade da luz no vcuo : 299 792 km s(1, porm, aceita-se que a velocidade da luz no ar , aproximadamente 300 000 km s(1.
A velocidade da radiao electromagntica, incluindo a luz visvel, depende do meio em que se propaga.
Tambm a velocidade do som varia conforme o meio material no qual se propaga, dependendo at de alguns parmetros caractersticos desse meio como, a humidade e a temperatura.
Nesta actividade, pretende-se a partir de dados experimentais, determinar a velocidade do som no ar e compar-la com a da radiao electromagntica.
No que refere determinao da velocidade do som no ar temperatura ambiente, produzir-se- um sinal sonoro que percorre um determinado comprimento, l, durante um certo intervalo de tempo t .
Questes pr laboratoriais1. Qual o fundamento do mtodo proposto?
2. As ondas sonoras necessitam de um meio material para se propagarem. Como se classificam este tipo de ondas?
3. A luz propaga-se tanto no vazio como num meio material. Como classifica o tipo de ondas das quais luz visvel faz parte?
4. A velocidade do som e da luz dependero do meio de propagao?
Trabalho laboratorial
Material e equipamento necessrios
2 microfones
Tubo de PVC
Diapaso
CBL
Calculadora grfica
Procedimento:
1 - Calibrar os microfones
APPS
Datamate Setup Zero AlI Channels ( com a sala em silncio) Enter2 - Set up ( com o cursor levar opo) Mode 2: Time graph Change time Settings Enter
time: 1x 10-4n amostras: 60
tempo total: 0,06s
3- 3: Advanced 3: Change triggering
aparece:
1: CH 1
2: CH2
3: manual
4: nenhum
No nosso caso escolher 2: CH2 porque onde se encontra o microfone que vai transmitir o som produzido.
1: Increasing (escrever 0,10) Prestore (escrever O) 1:0K 1:0K 1:0K Aparece o menu principal 2: Start A partir deste instante os microfones esto prontos para receber o sinal sonoro, que dever produzir com o diapaso. O canal 2 recebe o sinal entrada do tubo e o canal 1 sada.
Surge um grfico que mostra 2 ondas. Se utilizar um diapaso sero duas ondas sinusoidais.
Visualize cada uma das ondas separadamente.
Compare o instante correspondente a uma crista do sinal entrada do tubo, com o instante da crista equivalente ao sinal sada do tubo.
Compare as duas ondas de forma a obter, a partir do grfico, a diferena entre esses instantes. Desta forma obtm o intervalo de tempo de propagao do som no tubo.
Enter 3: Graph Enter escolher CH2
com o "trace" fazer a leitura do tempo de uma crista ou vale.
Enter escolher CH1 e ler com o "trace" o tempo da crista ou vale correspondente ao lido no anterior.
A diferena destes tempos mede o atraso da onda e corresponde ao tempo que o som demorou a percorrer o tubo.
Como , pode calcular-se a velocidade do som.
( Para repetir Enter 1 main screen 2 Start )
Efectue trs conjuntos de medidas diferentes e preencha a seguinte tabela:
Comprimento do tubo l /m
Tempo de propagao t /sVelocidade do som
/ m s(1Desvio padro
Mdia da velocidade
Incerteza
Apresente o resultado para a velocidade do som obtida:
Questes ps laboratoriais
1. Compare o valor obtido experimentalmente para a velocidade do som no ar, com o valor tabelado e calcule o erro percentual.
2. Relacione as ordens de grandeza entre o valor obtido para a velocidade do som e o valor tabelado para a velocidade da luz.
3. Ser vivel medir o comprimento do tnel emitindo simultaneamente um som intenso e um sinal laser numa das suas extremidades? Em que condies poder esse mtodo ter xito?
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