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RESSONÂNCIA NA GARRAFA
Experimento cadastrado por Lucas Assis em 08/02/2010
Classificação
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baseado em 3 avaliações
Total de exibiçõeses: 817 (até 01/10/2016 04:42:45)
Palavras-chave:
Material - Onde encontrar
Em casa
Material - Quanto custa
até R$ 10,00
Tempo de apresentação
Até 10 minutos
Dificuldade
Fácil
Segurança
Seguro
MATERIAIS
• 1 garrafa de PET de 600ml com lateral lisa;
• Tesoura;
• 1 tampa de qualquer recipiente com diâmetro adequ
• 1 pedaço de madeira (tipo cabo de vassoura) com,
• 1 parafuso pequeno e auto-atarrachante;
• Fita durex.
INTRODUÇÃO
Faça uma simples montagem para se observar alguns efeitos da ressonância.
Materiais utilizados
PASSO 01 - ESCOLHENDO A TAMPA DE RECIPIENTE ADEQUADA
Corte o fundo da garrafa e verifique se a tampa escolhida possui bom encaixe na parte interna da garrafa. O encaixe deve ser tal que
não permita passagem de ar.
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Verificando o encaixe da tampa.
PASSO 02 - DESLIZAMENTO DA TAMPA
Para melhorar o isolamento e o deslizamento da tampa dentro da garrafa, passe uma ou mais camadas de fita na lateral da tampa,
como mostram as fotos abaixo.
Passando uma camada de fita ao redor da tampa.
Tampa com fita.
PASSO 03 - PREPARANDO O FUNDO MÓVEL
Com a tampa já adequadamente preparada, utilize o parafuso para fixá-la ao pedaço de madeira na sua parte central (veja foto
abaixo). Caso a tampa seja muito resistente, procure furá-la antes, usando uma furadeira, por exemplo.
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Tampa inicialmente furada.
Parafusando a tampa ao cabo de madeira.
PASSO 04 - OBSERVANDO OS SONS
Encaixe novamente a tampa do recipiente na garrafa e, em seguida, sopre perpendicularmente à boca da garrafa (até obter um som
nítido e bem definido).
Através do cabo de madeira, varie a posição do “fundo” da garrafa. Sopre novamente e compare o som com aquele ouvido
anteriormente. Você nota alguma diferença?
Montagem finalizada.
Aumente o volume! - Clique para assistir
PASSO 05 - ANALISANDO AS FREQÜÊNCIAS
Usando o programa Audacity, que é freeware e bem simples de usar, e um microfone plugado ao computador, você pode gravar o
som emitido pela garrafa. Em seguida, selecione um trecho desse som e clique em “análise / espectro de freqüências”. O software
calcula e mostra um gráfico de intensidade versus freqüência do som. Note que uma freqüência é predominante (há um pico de
intensidade destacado). Parando o cursor sobre ele, pode-se ver o valor de freqüência correspondente a este pico abaixo do gráfico,
indicado por “Peak”.
Fizemos um teste gravando o som variando a posição da tampa, subindo-a, ou seja, diminuindo o comprimento do tubo, como no
vídeo do passo anterior. A figura abaixo mostra uma superposição dos gráficos obtidos, note o claro aumento na freqüência
(deslocamento para a direita) do pico principal dos gráficos.
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Quatro gráficos superpostos. Note o deslocamento dos picos.
PASSO 06 - O QUE ACONTECE
Ao variarmos a posição do fundo, nota-se uma mudança no tom do som obtido. A propriedade da tonalidade está associada à
freqüência da onda sonora.
Nossa garrafa com o fundo fechado (pela tampa de recipiente) pode ser aproximada para um tubo que tem uma de suas extremidades
aberta e a outra fechada. Assim, quando sopramos pela boca da garrafa, movimentamos as moléculas de ar ali presentes e essa
vibração é propagada para o interior da garrafa, refletida no fundo e continua a se propagar pelo tubo. Formam-se, com isso, ondas
estacionárias no interior do tubo (garrafa). Como o fundo é fechado, nele a amplitude de vibração das moléculas é mínima. Dessa
forma, podemos representar num gráfico de amplitude de vibração das moléculas versus a posição no tubo, alguns harmônicos
obtidos, como na Figura 1 abaixo. O som que ouvimos é caracterizado por uma combinação de vários desses harmônicos. Como
pode ser observado na figura, os comprimentos de onda (consequentemente as frequências) dependem do comprimento do tubo. Se
usarmos a velocidade do som no ar como sendo vs e o comprimento do tubo como sendo L, a freqüência f será dada por
f = (2n+1)vs / 4L em que n = 0,1,2,3... e representa os diferentes harmônicos.
Nota-se, na equação acima, que diminuindo o comprimento do tubo, aumenta-se a freqüência. Isso explica o som mais agudo que
ouvimos ao deslocar a tampa (que fazia papel de fundo da garrafa) para cima. Podemos observar esse fenômeno também quando
enchemos uma garrafa com água. No início o som que ouvimos é grave e vai se tornando cada vez mais agudo à medida que a
garrafa vai se enchendo, já que mais água na garrafa implica em uma menor região de ar em que se propagam as ondas sonoras (ver
Figura 2 - clique aqui para ampliá-la).
Figura 1: 3 primeiros modos de vibração em um tubo com uma
extremidade aberta e a outra fechada.
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Figura 2: 1° harmônico em um tubo com água.
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Aplicativo Java mostrando os harmônicos e uma simulação dos movimentos das moléculas de ar no interior do tubo para os
PASSO 07 - VEJA TAMBÉM
respectivos harmônicos. Clique aqui para acessar
outros experimentos do Pontociência com ondas estacionárias:
Ondas estacionárias em uma corda
Enxergando ondas estacionárias
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