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Medindo a Velocidade do Som com o Microfone do PC

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

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Medindo a Velocidade do Som com o Microfone do PC

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Presentation Transcript

  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 0 oC, no ar seco À temperatura absoluta T 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:

  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 L Analisador de espectro  = 2L/n c =  f 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. 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).

  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. canal esquerdo esquerdo direito Line-In Circuito adaptador microfone/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.

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