Velocidade do som por ressonância em um tubo aberto nas duas extremidades

Coluna de ar de comprimento fixo, aberta nas duas extremidades; o modelo oculta a velocidade verdadeira do som. Ajuste o harmônico n, registre as frequências de ressonância fₙ com ruído e obtenha v por v = 2 fₙ L / n; em seguida tome a média.

Escola· 26 min·Simulador relacionado: Ondas e somTubo de ressonância

Objetivo

Determinar a velocidade do som v no ar a partir da condição de ressonância de um tubo sonoro aberto–aberto fₙ = n v / (2L), usando vários harmônicos n e a média amostral de vₙ = 2 fₙ L / n.

Materiais

Tubo sonoro (aberto–aberto), L = 1,1 m
Excitação senoidal / leitura da frequência (modelo)
Seletor do harmônico n

Experimento

Coluna de ar aberto–aberto: onda estacionária de pressão para o harmônico n; a v verdadeira está oculta e recupera-se a partir de fₙ com ruído.

O comprimento da coluna de ar L = 1,1 m está fixo: o mesmo L em v = 2 fₙ L / n e no CSV exportado.

As duas extremidades estão abertas (harmônicos de um tubo sonoro). No simulador completo há o modo aberto–fechado; aqui usa-se só a fórmula aberto–aberto.

Número do harmônico nn = 1

Ressonância ideal (modelo): fₙ = n v / (2L) ≈ 155.91 Hz

Registre ≥5 harmônicos distintos. Em cada linha, v = 2 fₙ L / n; no bloco de resultado, a média. Para amostras independentes, não repita o mesmo n.

Tabela de medições

№	Harmônico n	Frequência de ressonância fₙ Hz	Estimativa da velocidade v m/s
Ainda não há medições — faça a primeira.

Tratamento de dados

Adicione pelo menos 2 ensaios para calcular a média amostral.

Incerteza

Incerteza dos instrumentos (propagação simples)

Estimativa de Δf (frequência, Hz)

±0.90 Hz

Com v = 2 f L / n e L, n fixos, em primeira ordem δv/v ≈ Δf/|f| em cada linha (sem correções acústicas).

Faça medições para estimar a propagação da incerteza.

O resultado é a média das estimativas de v; o painel é um orçamento rápido por frequência, não um modelo acústico completo.

Relatório de laboratório

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Velocidade do som por ressonância em um tubo aberto nas duas extremidades

Gerado: 30 Aug 2026, 01:07

Objetivo

Tabela de medições

#	Harmônico n	Frequência de ressonância fₙ (Hz)	Estimativa da velocidade v (m/s)
Ainda não há medições — faça a primeira.

Ajuste e resultado

Adicione pelo menos 2 ensaios para calcular a média amostral.

Conclusão

A velocidade média do som coincide com o valor de referência dentro da tolerância. As principais incertezas: o ajuste e a leitura de fₙ, a ausência de correções de extremidade e a idealização de uma coluna de ar homogênea à temperatura ambiente.

Laboratório virtual PhysSandbox: os números são da sua sessão; complete a análise das fontes de incerteza.

Teoria

Num tubo sonoro aberto nas duas extremidades há nós de pressão nas extremidades; as ondas estacionárias admissíveis têm harmônicos fₙ = n v / (2L), n = 1, 2, 3, … Daí v = 2 fₙ L / n. Em cada medição da frequência modela-se um pequeno erro de leitura.

Procedimento

Anote o comprimento fixo da coluna L = 1,1 m (na ficha); o tubo sonoro está aberto nas duas extremidades — o regime «abertos nas duas extremidades» do simulador relacionado.
Ajuste o número do harmônico n no controle deslizante (use vários n distintos, a partir de 1).
Registre a medição: na tabela entram (n, fₙ); sobre a frequência há um pequeno ruído de sintonia.
Repita para pelo menos 5 harmônicos distintos, distribuídos de modo uniforme no intervalo disponível de n.
Anote, em cada linha, v = 2 fₙ L / n. O resultado é a média amostral da coluna v.
Compare com a velocidade de referência do som no ar e formule a conclusão.