Medindo a Velocidade do Som

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Medindo a Velocidade do Som com o Microfone do PC
Marco A. B. Freitas Curso de Licenciatura
IF/UFRJ Carlos E. Aguiar (orientador IF/UFRJ)
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• Resumo
• A velocidade do som
• Métodos de medida
• Medida com o microfone do PC
• A entrada Line-In
• Resultados
• Comentários

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A velocidade do som no ar

• Aristóteles foi um dos poucos antigos a tratar
  da velocidade do som, afirmando (erroneamente)
  que os sons agudos propagam-se mais rápido que os
  graves.
• Primeiras medidas Pierre Gassendi em 1635,
  observando o disparo de um canhão e medindo o
  tempo entre a chegada do clarão e do som.

Valores atuais
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Métodos de medida da velocidade do som

• Dois tipos de medida em laboratórios didáticos
• Observação de ressonâncias.
• Vantagem fácil de realizar.
• Desvantagem conceitos pouco familiares aos
  alunos do ensino médio ressonâncias, condições
  de contorno, ondas estacionárias, etc...
• Medida do tempo que o som leva para percorrer
  uma distância.
• Vantagem fácil de entender c distância /
  tempo
• Desvantagem mais difícil de montar, pois temos
  que medir frações de milisegundo, ou usar
  distâncias muito grandes.

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Medidas por ressonância
f ? dado pelo diapasão ? 4 L ? medido
c ? f
M.A. Cavalcante e C.R.C. Tavolaro, Física na
Escola 4, 29 (maio/2003)
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Medidas por ressonância
L
Analisador de espectro
? 2L/n c ? f
CREF/UFRGS, http//www.if.ufrgs.br/cref/ntef/som/l
ab/somtubo.html
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Nossa propostamedida direta da velocidade do som
c distância / tempo
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A velocidade do som com o microfone do PC
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A velocidade do som com o microfone do PC

• Os dois microfones são conectados em estéreo à
  entrada LINE-IN da placa de som.
• O som da explosão é registrado com o programa de
  gravação que acompanha o Windows.
• A análise dos sinais e a determinação do tempo
  entre eles é realizada com um editor de arquivos
  de som (GoldWave).

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A entrada MIC

• O microfone do PC é do tipo eletreto, ligado a um
  pino P2, e conectado à entrada MIC.
• Uma tensão de 5V é aplicada ao microfone.
• O sinal é filtrado e amplificado.
• A entrada MIC não aceita sinais em estéreo.

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A entrada LINE-IN

• A entrada LINE-IN é usada para conectar o PC à
  saída de linha de equipamentos de áudio, e não é
  própria para o microfone do PC.
• Aceita sinais em estéreo.
• Não fornece a tensão de 5V para o microfone.
• Recebe sinais entre 0,2 a 2V o microfone
  fornece 10 a 100mV

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Circuito adaptador microfone/line-in
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Gravação e análise

• Gravação feita em 8bits, 22050 Hz por canal,
  armazenada em arquivo WAVE.
• Análise com GoldWave.

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Gravação
Mixer Line-In
Seletor do modo de gravação
Gravador
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Análise com o GoldWave
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(zoom)
?t
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Resultados
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Comentários finais

• A 25 ºC a velocidade do som é 346 m/s. Nossa
  medida deu 347 m/s.
• Método conceitualmente simples pode ser adotado
  até no ensino médio.
• Introduz aspectos importantes da aquisição de
  dados em um laboratório moderno, como
  transdutores (o microfone) e conversores
  analógico-digitais (a placa de som).
• Custo próximo de zero.