Velocidade do Som.

Objetivo

Medir a velocidade do som usando um kit multimídia.

Descrição

Hoje em dia, todo computador doméstico tem um kit multimídia com uma placa de som, um alto-falante e um microfone. Vamos usar esses componentes e um programa de geração de sons para medir a velocidade do som no ar.
Faça uma caixa retangular de eucatex, madeira compensada ou papelão grosso com 1 metro de comprimento e tal que possa comportar um altofalante justo dentro dela. A caixa deve ser fechada em uma ponta e aberta na outra. Revista internamente a caixa com feltro ou outro isolante acústico. Dessa forma, conseguem-se ondas quase planas na saída da caixa.

 

Coloque a caixa com o altofalante em frente a uma prancha de madeira ou metal colocada a cerca de 1,5 metros da saída da caixa. Usando o programa de geração de sons crie um som com freqüência de 500 Hertz (ciclos/segundo). Esse som tem um comprimento de onda da ordem de 75 centímetros, no ar.
Movendo a prancha para frente e para trás, consegue-se formar ondas estacionárias entre a caixa e a prancha. Para medir o comprimento de onda do som, use o microfone que vem com o kit. Mova o microfone lentamente, partindo da prancha na direção da caixa. O som captado fica bem fraco quando a distância entre o microfone e a prancha for meio comprimento de onda, ou 3/2, ou 5/2, etc.

 

A distância entre dois mínimos sucessivos de uma onda estacionária é meio comprimento de onda. Achando essa distância com o microfone você determina o comprimento de onda do som. A freqüência é conhecida, já que foi escolhida no programa gerador de sons. Daí, podemos determinar a velocidade do som, pois ela é o produto da freqüência ( f ) pelo comprimento de onda ( L ), isto é: v = f . L. Se você usou a freqüência em Hertz e o comprimento de onda em metros, a velocidade será dada em metros por segundo.

Análise

O som que sai da caixa é aproximadamente plano e dirigido à prancha. Ao se refletir na prancha dá-se uma interferência entre o som incidente e o refletido. Essa interferência gera ondas estacionárias, isto é, ondas em que os pontos de máxima e mínima intensidades não se deslocam. Podemos, assim, achar os pontos de mínima intensidade usando o microfone. A distância entre dois mínimos consecutivos é metade do comprimento de onda do som.

Material

Computador com kit multimídia.
Programa gerador e captador de sons.
Caixa de madeira, eucatex ou papelão com 1 metro de comprimento, forrada por dentro com feltro.
Anteparo (prancha) de madeira pesada ou metal.

Dicas

Um componente crítico dessa experiência é o programa gerador e captador de sons. Os programinhas que vêm com os kits multimídia, em geral, são fracotes e não servem para essa experiência. Mas, existem excelentes programas disponíveis na Internet, gratuitos ou em forma de "shareware" (você usa e, se gostar e for um cara decente, paga). Um dos melhores, que recomendamos, é o Goldwave. Para obter uma cópia desse programa (zipado, 490K) CLIQUE AQUI. Não esqueça que o programa é "shareware". Se pretende usá-lo frequentemente, peça a seu pai para pagá-lo com o cartão de crédito.
Experimente com várias freqüências do som gerado até achar uma que seja a mais adequada para seu arranjo. Ao realizar a experiência na Feira coloque cartazes explicando direitinho o que é uma onda estacionária.
Se não for possível usar o mesmo programa para gerar e captar o som, desligue o microfone do kit multimídia e ligue-o em um equipamento normal de som. Por exemplo, use seu micro-system ou o da sua maninha. O importante é que fique bem claro para a audiência como está sendo medida a distância entre dois mínimos da onda estacionária.