Ondas Sonoras e Deslocamento Doppler

1. Medindo a velocidade do som

1. Configuração: dois alto-falantes voltados um para o outro em um banco óptico. Um alto-falante deve ser conectado a um gerador de função (sinal) em um lado de um tee BNC, com o outro lado do tee BNC conectado ao canal A no osciloscópio. O segundo alto-falante deve ser conectado ao canal B no osciloscópio.
2. Ligue o gerador de sinal e o osciloscópio e ajuste o mostrador no gerador para produzir uma onda de 5 kHz. O alto-falante conectado ao gerador de função deve produzir um tom constante que soe como um alarme e duas ondas devem aparecer no osciloscópio.
3. Deslize o alto-falante conectado ao canal B ao longo do banco até que as duas ondas estejam em fase. Regissuas distâncias entre os dois alto-falantes.
4. Deslize lentamente o alto-falante do canal B para trás para que as ondas estejam fora de fase. Continue deslizando para trás até que as ondas estejam em fase novamente. Regisso a nova distância entre os alto-falantes.
5. Subtraia a distância final da inicial para encontrar o comprimento de onda do som. Use este valor e a frequência para calcular a velocidade observada do som usando a Equação 2.
6. Repetir passos 1.3-1.5 para frequências de 8 kHz e 3 kHz. Observe a relação inversamente proporcional entre comprimento de onda e frequência.
7. Compare as velocidades experimentais com a velocidade esperada usando a temperatura da sala de aula.

2. Efeito Doppler com um aparato de garfo/doppler de sintonia

O vídeo demonstra um experimento usando um aparelho Doppler, mas este mesmo experimento poderia ser realizado usando um garfo de ajuste. O protocolo usando um garfo de ajuste é descrito aqui:

1. Amarre um pedaço de corda de 1 m de comprimento até o final de um garfo de ajuste. Quando segurado no comprimento da cintura, o garfo de ajuste deve chegar perto, mas não tocar no chão.
2. Conecte um microfone a um canal de osciloscópio e coloque o microfone a uma distância fixa (aproximadamente 1,5 m).
3. Aperte o garfo de sintonia para criar um som e mantenha no lugar a 1,5 m do microfone. Observe quantas ondas aparecem na tela.
4. Bata novamente o garfo de sintonia e comece a balançar o garfo em círculos a uma velocidade constante.
5. Aqueles que observam o garfo de ajuste de balanço notarão que à medida que o garfo balança em direção a eles, a frequência, ou tom, fica mais alta. Simultaneamente, o osciloscópio deve mostrar um pouco mais de ondas na tela. À medida que ele balança para longe deles, o tom fica mais baixo e o osciloscópio deve mostrar um pouco menos ondas na tela. Consulte a Figura 1 abaixo para um exemplo de uma exibição de osciloscópio.

Figura 1: Representação das ondas sonoras de um garfo de ajuste submetidas ao Efeito Doppler como capturado por um osciloscópio. À medida que o garfo gira em direção ao microfone, as ondas sonoras são emitidas a distâncias mais próximas e criam a ilusão de um tom mais alto. Nota: A mudança na frequência das ondas traçadas no monitor do osciloscópio pode ser sutil, e a amplitude das ondas também mudará em relação à posição do garfo de ajuste, pois a amplitude da onda sonora é proporcional ao volume (ou 'sonoridade').