Projeto Tubo de kundt: 2017-04-09

Neste presente tópico a equipe apresentara um pouco da teoria envolvida no tubo de Kundt, do experimento que consiste na criação de ondas em um tubo de acrílico fechado, a onda em questão será produzida através de alto-falante que vibra a uma frequência constante determinada por um gerador de função.

As ondas podem ser divididas entre mecânicas e eletromagnéticas. As mecânicas, são aquelas que dependem de um meio para se propagar, como acontece em uma corda esticada após ser tocada, a perturbação produzida se propaga ao longo da corda como uma onda. A perturbação, nesse caso, é a mudança da forma da corda, a partir de sua forma de equilíbrio. Ondas como a da corda são chamadas de transversais em que os segmentos da corda se propagam, para frente e para trás e o movimento do meio é perpendicular ao sentido de propagação. Ondas nas quais o movimento do meio se da ao longo da direção de propagação da perturbação são chamadas de ondas longitudinais. Ondas sonoras, que serão utilizadas em nosso experimento, são exemplos de ondas longitudinais (TIPLER,2006).

No caso do tubo sonoro de kundt, a onda emitida ao se chocar com a extremidade fixa do tubo, sofrera uma reflexão em um sentido contrario ocorrendo uma interferência entre as ondas, segundo TIPLER,2006 em sua literatura “Física para cientistas e engenheiros- volume1”, “[...] para dado tubo, há certas frequências para as quais a superposição resulta em um padrão estacionário de vibração chamado de onda estacionaria”. O processo citado anteriormente pode ser observado na figura 1, onde as interferências destrutivas, pontos de contato entre as ondas, são chamados de nó.

Figura1 – Ondas estacionarias

Fonte: http://fambnoensinomedio.blogspot.com.br/2012/03/ondas-estacionarias-em-um-microondas.html

Conhecendo um pouco sobre ondas, e seu momento estacionário, podemos obter suas grandezas necessárias para a execução do experimento no tubo de kundt. Para que possamos encontrar a velocidade de propagação do som no interior do tubo pode ser calculada conhecendo-se a frequência (f) de ressonância e o comprimento de onda (λ), a velocidade do som já é conhecida, que segundo TIPLER, 2006, é de 344m/s.

(1)

Em analogia com as ondas estacionárias produzidas no interior do tubo, a extremidade aberta corresponde a um antinodo(ventre) e a extremidade fechada a um nodo (nó). Assim, o comprimento efetivo L do tubo corresponde a:

(2)

Para n = 1, 3, 5… Onde n é chamado de número do harmônico.

Um ventre pode se formar na extremidade fechada do tubo, situa-se um pouco fora do tubo e devemos corrigir o comprimento do tubo acrescentando ao mesmo 0,6R (raio) para que possamos utilizar apenas o ponto do nó. (3)

Para os cálculos podemos levar em consideração o comprimento efetivo do tubo (Lef). Através das equações (1) e (2) podemos mostrar que a frequência de ressonância pode ser expressa em função do comprimento efetivo do tubo (Lef) do tubo através da seguinte relação: