Velocidade do som em Metais

Velocidade do Som em Metais

Introdução
Onda mecânica
Onda mecânica é uma perturbação que se propaga em um meio material elástico, ou seja, em uma substância material capaz de propagar a energia da onda através das vibrações das partículas que constituem o meio. Na propagação de ondas mecânicas há o transporte de energia cinética e potencial. Essa propriedade é usada para determinar a velocidade do som na barra metálica, pois a onda é gerada quando a barra se choca com o chão, é refletido na extremidade superior da barra e retorna à extremidade inferior. A energia propagada na onda faz com que a barra “pule” quando a onda retornar à extremidade inferior. Sendo assim, a velocidade do som () pode ser calculada a partir do comprimento da barra () e o tempo que a barra fica em contato com o solo (): Eq.(1)
Módulo de Young
Outro modo de calcular a velocidade do som em um material é a partir da inércia e elasticidade do meio. O módulo de Young () caracteriza essa elasticidade. Já a inércia do meio é dada pela sua densidade (). Eq.(2)
Tab. 1 Módulo de Young, densidade específica e velocidade do som para alguns metais (os erros são menores que 10%).
Material

Alumínio
0,70
2,70
5,10
Cobre
1,25
8,96
3,56
Ferro
2,06
7,86
5,13
Aço
2,00
7,81 a 7,90
5,13
Latão
0,90
8,44 a 8,60
3,30

Objetivos O objetivo da prática é obter experimentalmente a velocidade do som em uma barra metálica e, a partir do resultado obtido compara-lo com os valores apresentados na Tabela 1.
Discussões
Para calcular a velocidade do som na barra metálica é preciso saber o comprimento da mesma e o tempo que a onda leva para percorrer a barra. Já se sabe que a barra possui 1 metro. Porém o tempo necessário para a onda percorrer essa distância é menor que um milésimo de segundo. Sendo assim, não é possível medir esse tempo usando cronômetros convencionais. Por isso é usado o circuito apresentado no diagrama abaixo para esse fim:

O circuito funciona