Sobre o tema
A acústica é o ramo da Física que estuda o som, suas propriedades e propagação. A velocidade do som em um gás depende da natureza do gás, principalmente de sua massa molar e temperatura. Em tubos sonoros, a frequência dos harmônicos é determinada pela velocidade do som no gás e pelas condições de contorno do tubo (aberto ou fechado). O problema apresentado envolve um tubo com uma extremidade aberta, conhecido como tubo fechado, que produz apenas harmônicos ímpares. A partir da frequência do primeiro harmônico com oxigênio, é possível determinar o comprimento do tubo. Em seguida, usando a frequência do quinto harmônico com outro gás, calcula-se a velocidade do som, identificando o gás pela tabela fornecida.
Tópicos relacionados
- Velocidade do som em gases
- Tubo sonoro fechado e harmônicos
- Relação entre frequência, velocidade e comprimento
- Cálculo de comprimento de tubo a partir de harmônicos
Enunciado
A tabela mostra a velocidade v do som, a 20 graus C e 1 atm, em seis gases diferentes: argonio 319 m/s, criptonio 221 m/s, helio 1007 m/s, hidrogenio 1270 m/s, oxigenio 326 m/s, xenonio 178 m/s. Quando um tubo aberto em uma das extremidades e enchido com oxigenio, a frequencia do primeiro harmonico do som produzido pelo tubo e 163 Hz. Quando o oxigenio e substituido por um dos cinco gases restantes, a frequencia do quinto harmonico do som produzido pelo tubo e 2517,5 Hz. Isso significa que o gas escolhido para o segundo experimento foi o:
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Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre tubo aberto e tubo fechado na acústica?
Em um tubo aberto nas duas extremidades, a frequência fundamental é v/2L e todos os harmônicos são permitidos. Em um tubo fechado (uma extremidade aberta), a frequência fundamental é v/4L e apenas harmônicos ímpares são produzidos.
Como a velocidade do som em um gás varia com a temperatura?
A velocidade do som em um gás é proporcional à raiz quadrada da temperatura absoluta. Aumentos de temperatura elevam a velocidade do som.
Por que o hélio tem uma velocidade do som muito maior que o oxigênio?
A velocidade do som é inversamente proporcional à raiz quadrada da massa molar. O hélio tem massa molar muito menor que o oxigênio, resultando em maior velocidade.
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