Medindo a Velocidade do Som com o Microfone do PC Carlos E. Aguiar (a) Marco A. B. Freitas (a) Francisco Laudares (b) (a) Instituto de Física - UFRJ (b)

Apresentação em tema: "Medindo a Velocidade do Som com o Microfone do PC Carlos E. Aguiar (a) Marco A. B. Freitas (a) Francisco Laudares (b) (a) Instituto de Física - UFRJ (b)"— Transcrição da apresentação:

1 Medindo a Velocidade do Som com o Microfone do PC Carlos E. Aguiar (a) Marco A. B. Freitas (a) Francisco Laudares (b) (a) Instituto de Física - UFRJ (b) Coppe - UFRJ

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

3 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. Newton e Laplace: A 0 o C, no ar seco À temperatura absoluta T

4 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.

5 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)

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

7 Medida direta da velocidade do som c = distância / tempo Para um método alternativo ver: V.B. Barbeta e C.R. Marzzulli, Rev. Bras. Ens. Fís. 22, 447 (2000)

8 A velocidade do som com o microfone do PC

9 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).

10 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.

11 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

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

13 Circuito adaptador microfone/line-in (uma versão ainda mais simples) Rita M. Grala e Elisandra Oliveira CREF - Instituto de Física - UFRGS http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/som/lab/linein/index.html

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

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

16 Análise com o GoldWave

17 (zoom)

18 Resultados

19 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.