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)

Resumo: A velocidade do som Métodos de medida Medida com o microfone do PC A entrada Line-In Resultados Comentários

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: A 0 oC, no ar seco À temperatura absoluta T

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.

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)

Medidas por ressonância L Analisador de espectro  = 2L/n c =  f CREF/UFRGS, http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/som/lab/somtubo.html

Nossa proposta: medida direta da velocidade do som c = distância / tempo

A velocidade do som com o microfone do PC

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).

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.

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

Circuito adaptador microfone/line-in canal esquerdo esquerdo direito Line-In

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

Seletor do modo de gravação Mixer: Line-In Seletor do modo de gravação Gravador

Análise com o GoldWave

(zoom) t

Resultados

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.