Medindo a velocidade do som utilizando figuras de Lissajous

Baraúna, Fátima; Furtado, João Victor da Silva; Perez, Silvana

doi:10.1590/s1806-11173731909

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“…Isso indica que as ondas de pressão e deslocamento estão defasadas de 90 graus entre si. Consideremos essa onda sonora viajando em um tubo finito, como o estudado em [1]. Ao encontrar a extremidade fechada rígida do tubo, essa onda será refletida e o eco viajará da direção -x. Esse eco, ao viajar todo o tubo e encontrar a extremidade aberta, também será refletido no caso em que o raio de abertura do tubo seja menor que o comprimento de onda [3].…”

Section: E1701-2unclassified

“…Consequentemente, a velocidade de deslocamento da película está defasada de 90 graus da voltagem aplicada. Como o microfone responde a variações de pressão, se assumirmos que a voltagem lida na sua saída está em fase com a velocidade de deslocamento das partículas o sinal de voltagem aplicado ao alto-falante estaria defasado de 90 graus do sinal do microfone, na situação de ressonância, como hipótese dos autores de [1].…”

Section: E1701-2unclassified

“…Para explorar ainda mais esse método, fizemos um experimento similar ao proposto em [1]. Basicamente, usamos um tubo cilíndrico de acrílico com 4,5 cm de diâmetro e 128 cm de extensão.…”

Section: E1701-2unclassified

“…Os gráficos mostrados na coluna da direita da Fig. 2 indicam que a fase entre o sinal do microfone e do alto-falante não foi de 90°para todas as frequências em que o sistema entrou em ressonância, o que vai de encontro com a hipótese apontada pelos autores em [1]. Para entender esses resultados, podemos analisar os gráficos mostrados na coluna da esquerda da Fig.…”

Section: E1701-2unclassified

“…Durante a disciplina Física Experimental -Ondas, Fluídos e Termodinâmica para alunos do curso de Física Médica da USP de Ribeirão Preto um grupo de alunos apresentou o interessante artigo [1], o qual gerou uma frutífera discussão. Resumidamente, o artigo apresenta um método para determinar a situação de ressonância em uma coluna de ar, para o cálculo da velocidade do som no ar, usando a técnica de obtenção de fase por curvas de Lissajous.…”

unclassified

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Entendendo as limitações do uso das figuras de Lissajous para medir a velocidade do som

Pavan

2016

Rev. Bras. Ensino Fís.

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Em artigo recente publicado nessa revista apresenta-se um método para determinar a situação de ressonância em uma coluna de ar, para o cálculo da velocidade do som, usando a técnica de obtenção de fase por curvas de Lissajous. Contudo, alguns aspectos teóricos necessários para o melhor entendimento da técnica, bem como algumas limitações de seu uso podem ser mais bem explorados. Essa nota foi escrita com o objetivo de aperfeiçoar esses aspectos, o que deve serútil para futuros leitores do artigo. Palavras-chave: Acústica, velocidade do som, figuras de Lissajous, tubo de Kundt, vibrômetro Laser Doppler.In a recent article in this journal there is a description of a method to determine the resonance of an air column, to calculate the speed of sound, using Lissajous curves. However, some theoretical aspects to improve the understanding of this technique, as well as some limitations of its use can be better exploited. This note was written with the aim of improving those aspects which should be useful for future readers of the paper. Keywords: Acoustics, speed of sound, Lissajous curves, Kundt's tube, Laser Doppler vibrometer.Durante a disciplina Física Experimental -Ondas, Fluídos e Termodinâmica para alunos do curso de Física Médica da USP de Ribeirão Preto um grupo de alunos apresentou o interessante artigo [1], o qual gerou uma frutífera discussão. Resumidamente, o artigo apresenta um método para determinar a situação de ressonância em uma coluna de ar, para o cálculo da velocidade do som no ar, usando a técnica de obtenção de fase por curvas de Lissajous. Nesse método, o ponto de ressonância foi assumido quando a fase entre a tensão aplicada sobre um alto falante, trabalhando como pistão, posicionado próximoà extremidade aberta de um tubo e o sinal adquirido por um microfone posicionado próximo ao falante fosse exatamente 90 graus. Durante a discussão, houve grande dificuldade por parte dos alunos na compreensão do motivo de a ressonância acontecer justamente na situação de 90 graus de defasagem, * Endereço de correspondência: theozp@usp.br. o queé o ponto fundamental do método. Posteriormente, lendo o artigo com mais calma, verifiquei que essa explicação não está claramente colocada. Por esse motivo resolvi escrever essa notaà Revista Brasileira de Ensino de Física, com o objetivo de aperfeiçoar a compreensão do fenômeno por futuros leitores.Consideremos que uma onda sonora plana e harmônica se propaga dentro do tubo de ar. Os deslocamentos de ar que surgem devidoà passagem dessa onda na direção +x podem ser descritos como:sendo k o número de onda, ω a frequência angular da onda e φ a fase. Esses deslocamentos induzem mudanças locais na densidade do ar que podem ser associadas a mudanças de pressão.É possível mostrar que a onda de pressão sonora correspondente a essa onda de deslocamento pode ser obtida por [2]:

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Entendendo as limitações do uso das figuras de Lissajous para medir a velocidade do som

Pavan

2016

Rev. Bras. Ensino Fís.

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Using Mathematica software to graph Lissajous figures

Pastana¹,

Rodrigues²

2021

Eur. J. Phys.

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In this paper we look at the history and development of the so-called Lissajous figures. We show how to obtain the graphical representation of Lissajous figures in two and three dimensions, using Mathematica software. We show some of these figures, and the reader can modify the code to obtain any other figure. We also show how to build a simulation that shows the figure as a trajectory of a particle subjected to a restoring force in two or three dimensions. The simulation is output as a video in the format .avi, and the two examples chosen have been submitted to Youtube. Finally we give another alternative for building a simulation using Mathematica’s manipulate command. The latter comes out in the form of a box where we can manipulate all the desired parameters that influence the formation of different Lissajous figures.

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Medida da velocidade do som através da análise dos modos acústicos ressonantes utilizando um celular

Ferreira

Almeida

2022

Rev. Bras. Ensino Fís.

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Neste trabalho é proposto um método para medição da velocidade do som que faz uso de um aparato de baixo custo. O experimento utiliza um tubo semiaberto de PVC como cavidade acústica e um aplicativo gratuito de celular que detecta e processa o som emitido por este tubo ao ser preenchido com água a uma taxa constante. A partir do modelo físico que descreve as frequências ressoantes desse sistema, as componentes espectrais do som produzido pela cavidade foram analisadas e a velocidade do som a 25 ∘C encontrada foi de ( 347 ± 6 ) m/s, concordando com valores reportados na literatura. Dada a simplicidade e acurácia do experimento, este pode ser uma atividade viável para ser implementada tanto para laboratórios de ensino de física quanto para demonstrações em sala de aula.

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Medindo a velocidade do som utilizando figuras de Lissajous

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Entendendo as limitações do uso das figuras de Lissajous para medir a velocidade do som

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Using Mathematica software to graph Lissajous figures

Medida da velocidade do som através da análise dos modos acústicos ressonantes utilizando um celular

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