Velocidade do som no ar
(Determinação III)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Apresentação
Uma pequena variação no procedimento anterior (determinação II) fornecerá outro método interessante para a obtenção da velocidade do som no ar. O equipamento experimental é o mesmo e o procedimento até a obtenção da condição inicial é idêntico. Recorde que a condição inicial é aquela em que a tela exibe uma linha reta, à 45^o, pertencente ao 1^o e 3^o quadrantes. Para tal condição, na distância L teremos um número inteiro de comprimentos de onda.

A variante do processo consiste em manter fixa a distância L (que determina a condição inicial) e variar a freqüência f.

Se, nessa condição inicial, a freqüência conhecida é f₁, o número de ondas completas em L é n₁ e o comprimento de onda l₁, pomos:

L = n₁.l₁ = n₁.V/f₁      ou    n₁ = L.f₁/V  ...  (1)

A seguir, com L fixo, modifica-se lentamente a freqüência do GAF, até que na tela, após observações sucessivas de elipses, se obtenha novamente a reprodução da condição inicial. Se f₂ é a nova freqüência que exibe novamente a condição inicial podemos por:  

L = n₂.l₂ = n₂.V/f₂      ou    n₂ = L.f₂/V  ...  (2)

Subtraindo, membro a membro, a (1) da (2)  vem:  

n₂ - n₁ = (L/V)(f₂ - f₁)  .............................      (3)

Como n₂ - n₁ = 1, pois ocorreu apenas um ciclo para restaurar a condição inicial, tem-se:  

V = L(f₂ - f₁)

O ciclo único de restauração. é representado na ilustração abaixo:

Nota: Tanto no processo (I) como em (II), a homogeneidade do meio (ar) será alterada quer pela presença de um ventilador quer pela de um aquecedor elétrico. Essas alterações no meio ambiente (uma excelente e instrutiva demonstração) é facilmente detectada (a partir da condição inicial) devido às alterações de fases que ocorrem nos sinais enviados ao TRC. 

Colocando-se o ventilador ora atrás do alto falante AF (V_abs.=V_som + V_ar), ora atrás do microfone M (V_abs.=V_som - V_ar), pode-se constatar, pela tela, o efeito Doppler.