Ressonância de tubo aberto: o comprimento define o tom

1 · Prever

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?

• 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.

2 · Preparar

1. Abra a predefinição de ressonância de tubo e pressione Redefinir. O tubo está aberto em ambas as extremidades, em ar a 20 °C.
2. Habilite a leitura de frequência fundamental no tubo.
3. Defina o comprimento do tubo para cada tentativa e registre a frequência fundamental.

3 · Coletar Dados

Plote a frequência fundamental f₁ (eixo y) em relação a 1/L (eixo x) para suas três tentativas.

4 · Analisar

1. 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.
2. 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.

5 · Aprofundar

1. 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?
2. 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?

A física por trás deste experimento

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