Ondas e som
Ressonância em tubo
Pressione Reproduzir — excite tubo aberto na fundamental; ressonância amplifica a resposta.
Ressonância em tubo — simulação interativa de Ondas e som. Pressione Reproduzir — excite tubo aberto na fundamental; ressonância amplifica a resposta. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
ressonância em tubo
Um tubo aberto ressoa quando a frequência de excitação coincide com um modo de onda estacionária.
Para um tubo aberto-aberto, os comprimentos de onda permitidos satisfazem L = nλ/2. Na ressonância, a amplitude cresce porque a energia se transfere eficientemente ao modo do tubo.
- fₙ = n·v/(2L)
- Tubo aberto: λₙ = 2L/n
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
Uma coluna ao ar livre (como um tubo de órgão aberto) ressoa em uma frequência fundamental definida por seu comprimento. Se você usar um tubo mais curto, o tom ressonante aumenta ou diminui?
Previsões para pesar
- Um tubo mais curto ressoa em uma frequência fundamental mais baixa.
- Um tubo mais curto ressoa em uma frequência fundamental mais alta.
- O comprimento do tubo não afeta a frequência fundamental.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Comprimento do tubo L (m)
O que você mede:
- Comprimento de onda fundamental λ (m)
- Frequência fundamental f₁ (Hz)
Como funciona a investigação
- Abra a predefinição de ressonância de tubo e pressione Redefinir. O tubo está aberto em ambas as extremidades, em ar a 20 °C.
- Habilite a leitura de frequência fundamental no tubo.
- Defina o comprimento do tubo para cada tentativa e registre a frequência fundamental.
Equação governante
Fundamentos de tubo aberto — f₁ = c/(2L)
Uma coluna de ar aberta em ambas as extremidades ressoa com um comprimento de onda completo que se ajusta ao dobro do seu comprimento (λ = 2L), dando frequência fundamental f₁ = c/(2L) - a mesma relação velocidade-comprimento de onda que qualquer onda, aplicada ao som no ar.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, calcule f₁ = c/(2L) usando c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s para ar a 20 °C. Compare com a tabela.
- A fundamental de um tubo aberto tem comprimento de onda total λ = 2L. Explique, usando v = fλ, por que f₁ = c/(2L) segue diretamente desse comprimento de onda.
Onde isso aparece além do laboratório
- Um tubo fechado em uma extremidade (como um clarinete) suporta apenas harmônicos ímpares e tem fundamental f₁ = c/(4L) - metade da frequência deste experimento para o mesmo comprimento. Por que fechar uma extremidade pode dobrar o comprimento de onda efetivo?
- A velocidade do som c aumenta com a temperatura do ar. Se você tocasse essa mesma flauta ao ar livre em um dia muito mais frio, seu tom ressonante aumentaria ou diminuiria? Por que os instrumentos de sopro precisam ser reajustados conforme a temperatura muda?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.4 Standing waves and resonance
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Bem-vindo à ressonância em tubo
- Selecione o tubo
- Pressione Reproduzir
- Excite o fundamental
- Abra o Inspetor
- Você conseguiu!
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
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